氢燃料电池汽车 作为新能源汽车家族成员之一 凭借“零排放、无污染、高效能”等优点 正受到越来越广泛的关注
然而，要实现更大规模的商用 仍有诸多瓶颈需要突破 这正成为化工新材料行业的新机会 中化国际针对车辆的“氢储运”难题 特别推出高性能环氧树脂解决方案 应用于高压储氢气瓶复合材料 以提高车辆储氢系统的安全可靠性 为“氢”车上路保驾护航
氢气可通过高压气态、低温液体、固体和有机液体等形式储存。其中，高压气态储氢因容器结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快等优点备受欢迎。高压储氢气瓶因此在氢燃料电池汽车的储氢系统上得到大规模应用，是直接关乎车辆续航里程和安全性能的核心部件之一。
高压储氢气瓶主要分为四个类型：全金属（Ⅰ型）、金属内胆复合材料环向缠绕（Ⅱ型）、金属内胆复合材料全缠绕（Ⅲ型）、非金属内胆复合材料全缠绕（Ⅳ型）。其中，Ⅰ型和Ⅱ型重容比大，难以满足氢燃料电池汽车的储氢密度要求。III型和IV型因采用复合材料全缠绕结构，具有重容比小、单位质量储氢密度高等优点，成为目前的主流应用类型。
结构方面，III型和IV型复合材料储氢气瓶主要由内胆、中间层、外保护层以及密封结构组成。中间层通常采用碳纤维/树脂增强复合材料，外保护层则采用玻璃纤维/树脂增强复合材料。
▲Ⅲ型/Ⅳ型复合材料高压储氢气瓶内部结构示意
由于高压储氢气瓶长期处于充气放气的使用环境中，复合材料的树脂基体容易疲劳致损，这就要求树脂基体具有良好的力学强度和韧性。同时，随着高压储氢瓶的公称工作压力标准的不断提升，需要碳纤维复合材料具备更优性能，这也对树脂基体的性能提出了更高要求。
目前，高压储氢气瓶复合材料的树脂基体主要采用环氧树脂。为了进一步提高高压储氢气瓶复合材料的性能，中化国际以普通环氧树脂为基础，经过不断创新优化，成功开发了两款纤维缠绕用环氧树脂配方料新产品——9821A/B和9824A/B，分别适用于III型储氢气瓶和IV型储氢气瓶。
这两款新产品具有优异的工艺成型性、力学强度、韧性、耐热性等特点，可在延长高压储氢气瓶使用寿命的同时，进一步提高其安全稳定性。目前，两款新产品的各项主要技术指标均已达到国内外先进水平，并得到了业内重点储氢气瓶制造商的认可。
对于车载储氢气瓶用复合材料而言，树脂基体的黏度、适用期是两项重要的工艺成型指标。
中化国际环氧树脂新产品具有较低的粘度，对碳纤维、玻璃纤维浸润性良好，易于进入纤维间隙，降低工艺成型难度。粘度较低还有利于树脂排出气泡，避免树脂固化后在复合材料表面形成气泡、内部形成孔隙等缺陷。
树脂基体的适用期是指双组分或多组分环氧树脂混合后，到不能使用的这段时间。目前，高压储氢气瓶复合材料厚度一般在20-30mm之间，工艺成型所需时间较长。新产品具有较长适用期，可保证树脂在缠绕成型过程中拥有足够的操作时间，与碳纤维、玻璃纤维充分浸润混合，更有利于复合材料工艺成型，形成良好的纤维/界面稳定性，提升复合材料性能。
在高压储氢气瓶使用过程中，伴随氢气的反复充装和消耗，复合材料界面处的压力差，易导致材料屈服起泡和界面撕裂。
中化国际环氧树脂新产品具有较强的内聚力和致密的分子结构，通过固化反应可与碳纤维、玻璃纤维形成高强度、刚度的复合材料层，进一步提高压储氢气瓶主体强度，有助于气瓶在高压环境下保持结构稳定。同时，新产品具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度，韧性突出，可有效降低气瓶开裂、爆破的风险。
氢气是一种易燃气体，在储存和运输过程中，必须确保储氢气瓶的安全稳定，防止因高温引发氢气泄漏或爆炸。
中化国际环氧树脂新产品因其独特的化学结构和固化后的高分子网络结构，具有出色的耐热性能，面对车辆行驶中的温度变化，可保持材料结构和性能的稳定性，避免因高温导致高压储氢气瓶复合材料软化、膨胀或破裂，保障氢燃料的安全储存和运输。
文章来源：中化国际
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