Основными материалами для изготовления баков, рассчитанных на давление газообразного водорода 350–690 бар, служат:
- сталь,
- титановые и алюминиевые сплавы
- конструкционные композиционные материалы.
Основой композиционных материалов является герметизирующий слой - лейнер. В качестве герметизирующего материала могут использоваться:
- нержавеющая сталь типа 12Х18Н10Т,
- титановые сплавы,
- алюминиевые сплавы,
- полимерные пленочные материалы (фольгированная полиамидная и лавсановая пленки).
Кроме указанных видов материалов, при изготовлении баков при формировании стенок используют комбинации материалов. В этом случае стенка баллона состоит из двух слоев: внутреннего (металлического) и наружного (из композиционного материала)
Так, например, масса баков, выполненных из различных материалов, представлена на рисунке.
Хранение газообразного водорода в инкапсулированном состоянии под большим давлением возможно в специальных полых микросферах диаметром 5–200 мкм с толщиной стенки 0,25–5 мкм.
При температуре 200–400 ºС под избыточным давлением за счет диффузии через стенку водород заполняет микросферы и после охлаждения аккумулируется внутри. Теоретически возможный предел давления для таких микросфер составляет около 85–100 МПа, при массовом содержании водорода 11–12%.
Выделение водорода из среды хранения происходит при нагревании микросфер до 573–673 К (300–400 ºС). Известно о существовании таких микросфер с давлением около 50 МПа и массовым содержанием водорода 5,5–6%
Выводы
- За последние два десятилетия хранение водорода в газообразном сжатом виде в баллонах (емкостях) было освоено до 70 МПа (но и это не предел, об этом позже…). Для таких давлений необходимо использование специальных композитных высокопрочных материалов.
- Другой разновидностью хранения газообразного водорода является использование специальных микросфер, в которых водород может храниться под большим давлением, порядка 100 МПа.