Usando tanques compostos de fibra de carbono para armazenamento seguro e eficiente de hidrogênio

Tanque composto de fibra de carbonos tornaram-se cada vez mais populares em aplicações modernas de armazenamento de gás, incluindo hidrogênio. Sua construção leve, porém robusta, os torna ideais para aplicações onde tanto o peso quanto o desempenho da pressão são importantes, como em veículos, drones, sistemas de energia de reserva e transporte industrial de gás. Este artigo explora comotanque de fibra de carbonos podem ser usados para armazenar hidrogênio, quais pressões de trabalho são apropriadas, considerações de segurança e como manter esses tanques adequadamente.

Por que usarTanque composto de fibra de carbonos para Hidrogênio?

O hidrogênio é um gás muito leve com alto teor de energia por quilograma, mas também requer alta pressão para ser armazenado de forma compacta. Os tanques de aço tradicionais são resistentes, mas também pesados, o que é uma desvantagem para aplicações móveis ou de transporte.Tanque composto de fibra de carbonos oferecem uma boa alternativa:

1. Leve:Esses tanques podem ser até 70% mais leves que os tanques de aço, o que é importante em aplicações móveis, como veículos ou drones.
2. Capacidade de alta pressão: Tanque composto de fibra de carbonos podem suportar altas pressões, o que os torna adequados para comprimir hidrogênio em volumes menores.
3. Resistência à corrosão:Ao contrário do aço, os compósitos de carbono não são propensos à corrosão, o que é importante para armazenar hidrogênio.

Pressões de trabalho típicas para armazenamento de hidrogênio

A pressão na qual o hidrogênio é armazenado depende da aplicação:

• Tanques de aço tipo I:Normalmente não usado para hidrogênio devido a problemas de peso e fadiga.
• Tanque composto de fibra de carbonos (Tipo III or IV): Comumente usado para hidrogênio, especialmente em aplicações automotivas e industriais.

No armazenamento de hidrogênio:

• 350 bar (5.000 psi): Frequentemente usado em aplicações industriais ou de serviço pesado.

Essas pressões são significativamente maiores do que as do ar (normalmente 300 bar) ou do oxigênio (200 bar), o que torna a alta relação resistência-peso da fibra de carbono ainda mais valiosa.

Principais considerações para armazenamento de hidrogênio

O hidrogênio possui propriedades únicas que tornam a segurança e a seleção de materiais essenciais:

1. Fragilização por hidrogênio:
   • Metais como o aço podem se tornar quebradiços na presença de hidrogênio ao longo do tempo, especialmente sob alta pressão. Materiais compósitos não sofrem com a fragilização por hidrogênio da mesma forma, resultando emtanque de fibra de carbonouma vantagem clara.
2. Permeação:
   • O hidrogênio é uma molécula muito pequena e pode atravessar lentamente alguns materiais. Os tanques do tipo IV utilizam um revestimento de polímero dentro da carcaça de fibra de carbono para minimizar a permeação de hidrogênio.
3. Segurança contra incêndio:
   • Em caso de incêndio, os tanques devem ser equipados com dispositivos de alívio de pressão (PRDs) para evitar explosões, liberando gás de forma controlada.
4. Efeitos da temperatura:
   • Temperaturas altas e baixas podem afetar a pressão do tanque e o desempenho do revestimento. O isolamento adequado e o uso dentro das faixas de temperatura certificadas são essenciais.

Dicas de manutenção e inspeção

Para garantir o desempenho e a segurança a longo prazo detanque de hidrogênio de fibra de carbonos, cuidados e inspeções regulares são necessários:

1. Inspeção Visual:
   • Verifique a superfície externa em busca de rachaduras, delaminação ou danos por impacto. Mesmo pequenos impactos podem comprometer a integridade do tanque.
2. Verificação de válvulas e conexões:
   • Certifique-se de que todas as válvulas, vedações e reguladores estejam funcionando corretamente e sem vazamentos.
3. Conscientização sobre a vida útil:
   • Tanque composto de fibra de carbonoOs veículos têm uma vida útil definida, geralmente em torno de 15 anos. Após esse período, devem ser aposentados, mesmo que pareçam estar em boas condições.
4. Evite encher demais:
   • Sempre encha o tanque até a pressão de trabalho nominal e evite a pressurização excessiva, que pode enfraquecer o composto ao longo do tempo.
5. Recarga Certificada:
   • O reabastecimento de hidrogênio deve ser realizado usando equipamentos certificados e por pessoal treinado, especialmente em altas pressões.
6. Armazenamento Ambiental:
   • Armazene os tanques em local seco e sombreado, longe da luz solar direta ou de fontes de calor. Evite condições de congelamento, a menos que o tanque seja certificado para tal uso.

Exemplos de casos de uso

Tanque de hidrogênio em fibra de carbonos já são amplamente utilizados em:

• Veículos movidos a células de combustível (carros, ônibus, caminhões)
• Drones e aeronaves de hidrogênio
• Sistemas de energia de reserva e energia estacionária
• Unidades portáteis de combustível de hidrogênio para uso industrial ou emergencial

Resumo

Tanque composto de fibra de carbonoOs tanques são uma excelente opção para armazenamento de hidrogênio devido à sua robustez, baixo peso e resistência a problemas específicos do hidrogênio, como a fragilização. Quando utilizados em pressões adequadas, como 350 bar, e com a manutenção adequada, oferecem uma maneira prática e segura de manusear hidrogênio em diversas aplicações. No entanto, é preciso estar atento às condições de uso, à vida útil do tanque e aos protocolos de segurança.

À medida que o hidrogénio se torna mais central nas tecnologias de energia limpa, especialmente nos sistemas de apoio aos transportes e à indústria, o papel dotanque de fibra de carbonos continuará a crescer, oferecendo uma solução confiável e eficiente para armazenamento de hidrogênio de alta pressão.