Да ли ће термопластична карбонска влакна побољшати производњу и обраду боца за складиштење водоника у будућности?
Енергија водоника је широко призната као један од еколошки најприхватљивијих извора енергије. Истраживања водоника имају историју дугу преко стотину година, а његова примена као чистог извора енергије проучавана је неколико деценија. Због запаљивости и експлозивности водоника, постоје високи захтеви за температуру и притисак у сценаријима његове употребе. Због тога су потребна детаљнија истраживања и експерименти како би се омогућило погодније коришћење енергије водоника. Боце за складиштење водоника су тренутно релативно успешан метод за примену енергије водоника; могу да складиште водоник под високим притиском и користе се у возилима као што су аутомобили. Током деценија, боце за складиштење водоника су еволуирале од типа И до типа В, прелазећи са потпуно металних материјала на потпуно намотане композитне материјале без унутрашње облоге.
Предности перформанси боца за складиштење водоника од угљеничних влакана су значајне и могу се користити истовремено са арамидним влакнима.
Недавно је Индијски институт за ваздухопловство објавио налаз истраживања у коме је упоређено и анализирано структурно понашање боца за складиштење водоника под високим притиском типа ИВ направљених од С-стаклених влакана, Т700- карбонских влакана и ојачаних арамидним влакнима композити под радним притиском од 70 МПа.
Резултати су показали да је деформација боце од С-стаклених влакана типа ИВ била 10.873 мм, а деформација боце од угљеничних влакана типа ИВ Т700-разреда 1{{1{{12 }}}}.176 мм, а деформација боце Кевлар типа ИВ износила је 1.0845 мм. Еластична деформација за три материјала била је 0,26812, 0,25658 и 0,073177, респективно. Поред тога, максимални главни напон за боцу од С-стаклених влакана типа ИВ био је 1105,9 МПа, напон за боцу од угљеничних влакана типа ИВ био је 1168,2 МПа, а напон за боцу од кевлара типа ИВ био је 1389,4 МПа. Студија је истакла да су у оквиру прихватљивих опсега напрезања и деформација арамидна влакна погодни материјали за судове под притиском.
Укратко, у примени композитних материјала боца за складиштење водоника, композити од угљеничних влакана нуде већу крутост, док композити од арамидних влакана пружају бољу жилавост. Наравно, ове две врсте композита се међусобно не искључују; уместо тога, кроз разуман дизајн и комбинацију, њихове одговарајуће предности се могу искористити. Овај приступ може уравнотежити крутост и жилавост у апликацијама у боцама за складиштење водоника од угљеничних влакана, обезбеђујући механичке перформансе уз повећање безбедности.
Могу ли боце за складиштење водоника од угљеничних влакана да преокрену пад вредности „црног злата“?
Угљенична влакна су позната као „црно злато“, што одражава њихову високу вредност, и сходно томе, тржишне цене су остале повишене. Ипак, статистика из протекле две године указује да „црно злато” депресира. Они у сродним индустријама или стручњаци за карбонска влакна треба да разумеју разлоге иза овог тренда. Дошло је до пораста капацитета за производњу угљеничних влакана ниске класе, док је потражња из низводних индустрија достигла засићење. Последица превелике понуде је брз пад тржишних цена угљеничних влакана. Наравно, повећање производних капацитета за средње и висококвалитетна карбонска влакна и композите није било значајно, а тржишне цене се нису много промениле.
Подаци показују да је у 2022, величина глобалног тржишта угљеничних влакана достигла 4,386 милијарди долара, што је повећање од 29.0% на годишњем нивоу. Глобална потражња за угљеничним влакнима износила је 135,000 тона, што је порасло за 14,4% у поређењу са 118,000 тона у 2021. Вођено политиком „двоструког угљеника“, тржиште посуда под притиском је доживело брз раст, са глобалном потражњом за посудама под притиском која је достигла 14.800 тона у 2022. години, што је повећање од 34,5% у односу на претходну годину, што чини 11,0% сегментираног тржишта. Очекује се да ће до 2030. глобална потражња за посудама под притиском премашити 80,000 тона, што указује на снажан тренд раста.
Кина је 2022. године потрошила приближно 6,000 тона угљеничних влакана за боце за гас, од чега је скоро половина коришћена за боце за складиштење водоника. У будућности, тачка раста угљеничних влакана у посудама под притиском вероватно ће се појавити на тржишту боца за складиштење водоника. Уз снажан притисак владе за развој водоничних горивних ћелија и возила, постоји огроман потенцијал у сектору боца за складиштење водоника, што доводи до убрзане потражње за угљеничним влакнима у овој области. Подаци показују да је до краја 2022. број возила са водоничним горивним ћелијама у Кини био приближно 12.300, са циљем да достигне 50,000 до 2025. године, што резултира годишњом стопом раста смеше од скоро 60%. Ако се потражња за карбонским влакнима за боцама за складиштење водоника повећа на 50% до 2025. године, потражња за угљеничним влакнима могла би достићи 12.700 тона.
У наредним годинама, потенцијал за боце за складиштење водоника од угљеничних влакана је огроман. Циљани капацитет производње угљеничних влакана ниске класе не само да ублажава пад вредности „црног злата“ већ и промовише брз развој индустрије водоничне енергије, постижући истинску ситуацију у којој сви добијају.
Да ли ће термопластична карбонска влакна побољшати производњу и обраду боца за складиштење водоника у будућности?
Очекује се да ће ослобађање капацитета за производњу угљеничних влакана ниске класе помоћи у решавању изазова са којима се суочава домаћа индустрија угљеничних влакана, али то није дугорочно решење. Свеобухватније унапређење технологије угљеничних влакана – посебно овладавање могућностима масовне производње карбонских влакана средњег и високог квалитета – је од суштинског значаја за стицање конкурентске предности на глобалном тржишту угљеничних влакана. Термопластична карбонска влакна би могла бити следећи важан правац за развој индустрије угљеничних влакана. Дакле, да ли ће термопластични композити од угљеничних влакана играти промотивну улогу у коришћењу енергије водоника?
Предности термопластичних композита од угљеничних влакана:
1. Висок однос чврстоће и тежине: Карбонска влакна су позната по свом високом односу чврстоће и тежине. Комбиновање угљеничних влакана са термопластичном матрицом побољшава ову предност, чинећи композите од термопластичних угљеничних влакана атрактивним за примену у ваздухопловној и аутомобилској индустрији где су лагани материјали и висока чврстоћа критични.
2. Хемијска стабилност: Термопластичне смоле обично показују бољу хемијску отпорност у поређењу са термореактивним смолама, чинећи термопластичне композите од угљеничних влакана погодним за апликације које захтевају контакт са агресивним хемикалијама, као што су оне у индустрији хемијске прераде.
3.Побољшана отпорност на удар: У поређењу са термореактивним смолама, термопластичне смоле често имају бољу отпорност на удар и жилавост, што чини термопластичне композите од угљеничних влакана идеалним за апликације које захтевају одличне перформансе удара.
4.Фаст Мануфацтуринг: Брзина обраде термопластичних композита од угљеничних влакана је већа него код термореактивних композита од угљеничних влакана због краћег времена очвршћавања. Ова карактеристика користи индустријама које захтевају брзе производне циклусе и високу пропусност.
5.Заварљивост: Термопластични композити од угљеничних влакана могу се спајати коришћењем различитих техника заваривања, као што је ултразвучно или индукционо заваривање. Ова способност олакшава процес монтаже и омогућава производњу сложених структура.
6.Репаирабилити: Термопластичне композите од угљеничних влакана генерално је лакше поправити од термореактивних композита од угљеничних влакана. Могу се загрејати, преобликовати или закрпити, што омогућава поправке на лицу места без угрожавања укупних перформанси материјала.
7.Репроцессабилити: Термопластични композити од угљеничних влакана могу се топити и реформисати више пута без значајног деградирања њихових механичких својстава. За разлику од термореактивних композита од угљеничних влакана, који пролазе кроз неповратне реакције очвршћавања, ова могућност поновне обраде чини термопластичне композите еколошки прихватљивијим и економски исплативијим.
8.Рециклабилност: Термопластични композити од угљеничних влакана могу се рециклирати на крају свог животног циклуса, смањујући утицај на животну средину и доприносећи одрживој употреби.
