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目前儲(chǔ)氫瓶可分為以下四種：全金屬氣瓶(Ⅰ型)、金屬內(nèi)膽纖維環(huán)向纏繞氣瓶(Ⅱ型)、金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶(Ⅲ型)、非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶(Ⅳ型)。
Ⅰ型和Ⅱ型氣瓶重容比較大，難以滿足單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度要求，用于車(chē)載供氫系統(tǒng)并不理想。國(guó)內(nèi)車(chē)載儲(chǔ)氫瓶多為Ⅲ型，Ⅳ型仍處于研發(fā)階段，而國(guó)外車(chē)載儲(chǔ)氫瓶多為Ⅳ型。除此之外，國(guó)外已經(jīng)在研發(fā)Ⅴ型儲(chǔ)氫瓶，即無(wú)內(nèi)膽纖維纏繞，這方面在國(guó)內(nèi)仍屬空白領(lǐng)域。
復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶由內(nèi)至外包括內(nèi)襯材料、過(guò)渡層、纖維纏繞層、外保護(hù)層、緩沖層。
豐田也在開(kāi)發(fā)應(yīng)用新的高壓復(fù)合儲(chǔ)氫罐，一方面儲(chǔ)氫材料自身可存儲(chǔ)氫氣，從而實(shí)現(xiàn)了固態(tài)儲(chǔ)氫; 另一方面由于儲(chǔ)氫粉體材料的堆垛密度有限，高壓儲(chǔ)氫罐內(nèi)粉體材料的空隙也參與儲(chǔ)氫，從而實(shí)現(xiàn)氣-固混合儲(chǔ)氫。這種儲(chǔ)罐更加具有經(jīng)濟(jì)性、安全性，但質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度與高壓儲(chǔ)氫罐相比依然偏低，還需要進(jìn)一步研發(fā)改進(jìn)。
關(guān)鍵技術(shù)
內(nèi)膽設(shè)計(jì)技術(shù)
在傳統(tǒng)的鋁內(nèi)膽全纏繞氣瓶強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，一般不考慮內(nèi)膽承載，理論上氣瓶的內(nèi)壓完全由增強(qiáng)纖維承擔(dān)。但事實(shí)上，氣瓶?jī)?nèi)膽在工作壓力下始終處于拉應(yīng)力狀態(tài)，這是制約氣瓶疲勞壽命的關(guān)鍵因素。為同時(shí)滿足儲(chǔ)氫氣瓶重量輕、耐疲勞性好的要求，選擇合適的內(nèi)膽形狀與尺寸意義重大。
內(nèi)膽自緊技術(shù)
儲(chǔ)氫氣瓶長(zhǎng)期于反復(fù)充氣放氣條件下工作，氣瓶每次卸壓后，結(jié)構(gòu)中仍有殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力的不斷累積會(huì)對(duì)工作應(yīng)力有很大影響，特別是對(duì)氣瓶的使用壽命會(huì)有較大負(fù)面影響。為了降低或消除這種影響，可以在氣瓶使用前為其施加一個(gè)預(yù)應(yīng)力，產(chǎn)生自緊。
纏繞成型工藝
碳纖維纏繞成型工藝可分為濕法纏繞和干法纏繞，其中濕法纏繞由于其成本較低、工藝性好，因此應(yīng)用較為廣泛。纖維纏繞層的設(shè)計(jì)需要考慮纖維的各向異性，根據(jù)其結(jié)構(gòu)要求，通常采用層板理論和網(wǎng)格理論來(lái)計(jì)算容器封頭、內(nèi)襯、纖維纏繞層的應(yīng)力分布情況，進(jìn)而確定纏繞工藝中張力選擇與線型分布。
纏繞成型的張力控制技術(shù)
纏繞成型工藝中需要合理使用張力控制系統(tǒng)，以保障所設(shè)計(jì)的線型能夠正確鋪覆并控制纖維含量。通過(guò)合理控制纏繞張力，可以提高制品的密實(shí)度，從而發(fā)揮纖維高強(qiáng)高模特性，提高制品抗內(nèi)壓能力，改善制品的耐疲勞特性。
高性能樹(shù)脂基體相關(guān)技術(shù)
碳纖維儲(chǔ)氫氣瓶樹(shù)脂基體不僅需要滿足氣瓶對(duì)力學(xué)強(qiáng)度和韌性的要求，同時(shí)由于在長(zhǎng)期充氣放氣的使用環(huán)境中，基體容易發(fā)生疲勞損傷，因此需要高強(qiáng)韌、耐疲勞樹(shù)脂體系以保障氣瓶的使用壽命。