Staven van titaniumlegeringen in vaste-waterstofopslag

Waterstofenergie is een belangrijke schone secundaire energiebron voor de mondiale energietransitie en het bereiken van de 'dual carbon'-doelstellingen, en de technologie voor waterstofopslag is het belangrijkste knelpunt dat de grootschalige toepassing ervan- beperkt. Solid{2}} waterstofopslag is de focus geworden van onderzoek en industrialisatie vanwege de hoge waterstofopslagdichtheid, veiligheid en stabiliteit.Staven van titaniumlegering, met hun uitstekende prestaties op het gebied van waterstofopslag, structurele sterkte en aanpassingsvermogen aan de omgeving, zijn naar voren gekomen als het belangrijkste dragermateriaal voor vaste- waterstofopslagapparaten.

 

 

 

• Titaniumlegeringen slaan waterstof op via chemische reacties, waarbij de theoretische massafractie voor waterstofopslag superieur is aan de traditionele. Er zijn meerdere kwaliteiten beschikbaar om aan uiteenlopende behoeften te voldoen, en ze zijn bestand tegen extreme omgevingen over een breed temperatuurbereik.

 

• De oppervlakteoxidelaag remt de waterstofpermeatie en vermindert het risico op waterstofbrosheid. Ze kunnen waterstof lange tijd stabiel opslaan onder lage druk, waardoor potentiële gevaren zoals explosies onder hoge- druk en koudeverlies bij lage- temperaturen worden vermeden. Gemodificeerde processen verbeteren de anti-verpulveringsprestaties en cyclusstabiliteit, waarbij de capaciteitsretentie van de legering de perfectie nadert na 100 waterstofabsorptie-desorptiecycli.

 

• Poreuze structuren kunnen worden vervaardigd en de nanoporiën aan het oppervlak kunnen de kinetische prestaties van waterstofopslag verbeteren en onzuiverheden adsorberen, wat resulteert in een extreem hoge zuiverheid van de geproduceerde waterstof en het realiseren van de integratie van waterstofopslag en -zuivering.

 

 

(I) Waterstofopslag in extreme omgevingen

Door gebruik te maken van hun stabiliteit bij een groot temperatuurbereik en hun sterke weerstand tegen extreme bedrijfsomstandigheden, vertonen staven van titaniumlegering aanzienlijke voordelen in de lucht- en ruimtevaart en de diepzee-:

 

Staven van Gr6-legering, met uitstekende brosse weerstand bij ultra- lage temperaturen, worden toegepast in het pijpleidingsysteem voor vloeibare waterstof van de Long March 9-raket, en zijn bestand tegen hoge druk en hoge straling in omgevingen met vloeibare waterstof om de veiligheid van de energievoorziening in de lucht- en ruimtevaart te garanderen;

 

Onderdelen voor waterstofopslag uit titaniumlegeringen zijn geïntegreerd in de druk{0}}bestendige structuur van de "Striver" diep-zee-dompelpomp, die zich aanpast aan de energieopslagbehoeften bij hoge-druk en lage- temperatuur in diepzee en stabiele energie levert voor de werking van de apparatuur op lange- termijn.

 

(II) Grootschalige scenario's voor stationaire waterstofopslag-

Gebaseerd op hun kernvoordelen van lage druk en hoge dichtheid, bevorderen staven van titaniumlegeringen de grootschalige industrialisatie van waterstofopslag op vaste- schaal in energieopslag op net-schaal en groene waterstofchemische industrieën:

 

Het State Power Investment Da'an Green Hydrogen Ammonia Synthesis Project maakt gebruik van poreuze titaniumstaven voor waterstofopslag om waterstofopslag bij normale temperatuur en lage-druk te realiseren. De waterstofopslagdichtheid is hoger dan die van traditionele waterstofopslag onder hoge- druk, en de kosten zijn lager;

 

De Guangzhou Hydrogen Energy Storage Power Station maakt gebruik van staven van titaniumlegeringen als de kerndrager van waterstofopslagtanks ter ondersteuning van de werking van solid{0}} waterstofopslageenheden, die dienen als sleutel voor de regulering van netpieken en het faciliteren van de stabiele netverbinding van hernieuwbare energie.

 

(III) Mobiele waterstofopslag- en energiescenario's

SAIC Passenger Vehicles rust zijn waterstofopslagmodules uit, die 30% van de chassisruimte vrijgeven bij een lage druk van 4 MPa, waardoor het ruimtegebruik en de veiligheid worden verbeterd;

 

Staven van titanium-ijzerlegeringen, die goedkoop zijn en uitstekende prestaties leveren, zijn mainstream kandidaten geworden voor- waterstofopslag aan boord; in de waterstofenergielogistiek kan hun poreuze module-geïntegreerde waterstofopslag 1,5 ton bereiken, waardoor de transportefficiëntie met een factor 4 toeneemt;

 

Apparatuur voor waterstofenergie op korte- afstanden is uitgerust met hun modulaire eenheden, waardoor een snelle waterstofvervanging in 3- minuten mogelijk is en een vaarbereik van meer dan 120 kilometer mogelijk is, wat op grote schaal wordt toegepast in natuurgebieden en pakhuizen.

 

(IV) Waterstoftanken en noodscenario's

In snelle waterstofvervangingsstations ondersteunen hun modulaire waterstofopslageenheden automatische waterstofvervanging door robotarmen, met een waterstoflading-ontladingssnelheid van 5 g/s, 200% sneller dan magnesium-gebaseerde materialen, waardoor de tankefficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd;

 

De noodvoertuigen op waterstof van China Southern Power Grid zijn uitgerust met solid{0}} waterstofopslagsystemen met staven van titaniumlegering als kern, waarin 100 kg waterstof wordt opgeslagen, waardoor brandstofcellen zes uur lang continu stroom kunnen leveren. Ze zijn veilig, stil en zeer milieuvriendelijk, geschikt voor noodstroombeveiliging, spoedreparaties en andere scenario's.

 

 

 

 

Materiaalmodificatie: microlegeringen met zeldzame aardmetalen (La, Ce-dotering) verbeteren de activeringsprestaties, en de legering waaraan 5 gew.% Ce is toegevoegd, kan worden geactiveerd na één waterstofabsorptie-desorptiecyclus; de titanium-zirkonium-niobium-mangaan-chroomlegering vertoont na aanpassing van de samenstelling uitstekende waterstofabsorptie-desorptie-omkeerbaarheid en cyclusstabiliteit onder milde temperatuur- en drukomstandigheden.

 

Structureel ontwerp: Gr1/Gr5 composiet staven van titaniumlegering kunnen de door waterstofabsorptie-geïnduceerde verpulvering tegengaan en de levensduur verlengen; 3D-geprinte bionische honingraattitaniumstaven bereiken een toename van 30% in de volumeverhouding van waterstofopslag en een toename van 20% in mechanische sterkte.

 

Productieprocessen: op waterstof-gebaseerde reductietechnologie vermindert de CO2-uitstoot bij de productie van titaniumlegeringen met 70%; AI-aangedreven vacuümsintertechnologie kan in realtime- de temperatuur en atmosfeer reguleren, waarbij de maatafwijkingen binnen 5% worden beperkt.

 

Ruihang Group, een specialist in titaniumlegeringen en andere non-ferrometaalproducten, levert hoogwaardige titaniumstaven voor opslagtanks. Voor meer informatie kunt u ons bereiken via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com