Hoće li termoplastična karbonska vlakna unaprijediti proizvodnju i obradu boca za pohranu vodika u budućnosti?

Rezultati su pokazali da je deformacija boce od S-staklenih vlakana tipa IV bila 10.873 mm, deformacija boce od ugljičnih vlakana razreda T700- tipa IV bila je 1{{1{{12 }}}}.176 mm, a deformacija boce od kevlara tipa IV bila je 1,0845 mm. Elastične deformacije za tri materijala bile su 0,26812, 0,25658, odnosno 0,073177. Uz to, maksimalno glavno naprezanje za bocu od S-staklenih vlakana tipa IV bilo je 1105,9 MPa, naprezanje za bocu od karbonskih vlakana tipa IV bilo je 1168,2 MPa, a naprezanje za bocu od kevlara tipa IV bilo je 1389,4 MPa. Studija je istaknula da su unutar prihvatljivih raspona naprezanja i deformacija aramidna vlakna prikladni materijali za posude pod tlakom vodika.

Ukratko, u primjeni boca za skladištenje vodika od kompozitnih materijala, kompoziti od karbonskih vlakana nude veću krutost, dok kompoziti od aramidnih vlakana pružaju bolju žilavost. Naravno, ove dvije vrste kompozita se međusobno ne isključuju; nego se razumnim dizajnom i kombinacijom mogu iskoristiti njihove prednosti. Ovaj pristup može uravnotežiti krutost i žilavost u primjenama boca za pohranu vodika od ugljičnih vlakana, osiguravajući mehaničke performanse uz povećanje sigurnosti.

Mogu li boce za skladištenje vodika od karbonskih vlakana preokrenuti pad vrijednosti "crnog zlata"?

Ugljična vlakna poznata su kao "crno zlato", što odražava njihovu visoku vrijednost, a sukladno tome tržišne cijene ostale su visoke. Međutim, statistike u posljednje dvije godine pokazuju da "crno zlato" pada. Oni u povezanim industrijama ili stručnjaci za ugljična vlakna trebali bi razumjeti razloge iza ovog trenda. Došlo je do naglog porasta u kapacitetima za proizvodnju jeftinih karbonskih vlakana, dok je potražnja nizvodnih industrija dosegla zasićenje. Posljedica prevelike ponude je brzi pad tržišnih cijena karbonskih vlakana. Naravno, povećanje proizvodnog kapaciteta za ugljična vlakna i kompozite srednje do visoke klase nije bilo značajno, a tržišne cijene se nisu puno promijenile.

Podaci pokazuju da je u 2022. godini veličina globalnog tržišta karbonskih vlakana dosegla 4,386 milijardi USD, što je povećanje od 29.0% u odnosu na prethodnu godinu. Globalna potražnja za ugljičnim vlaknima bila je 135,000 tona, što je rast od 14,4% u usporedbi sa 118,000 tona u 2021. Potaknuto politikom "dvostrukog ugljika", tržište tlačnih posuda doživjelo je brzi rast, s globalnom potražnjom za tlačnim posudama koja je 2022. dosegnula 14.800 tona, što je povećanje od 34,5% u odnosu na prethodnu godinu, što čini 11,0% segmentiranog tržišta. Očekuje se da će do 2030. globalna potražnja za posudama pod tlakom premašiti 80,000 tona, što ukazuje na snažan trend rasta.

Godine 2022. Kina je upotrijebila približno 6,000 tona karbonskih vlakana za plinske cilindre, a gotovo polovica toga korištena je za boce za pohranu vodika. U budućnosti će se točka rasta za karbonska vlakna u posudama pod tlakom vjerojatno pojaviti s tržišta boca za pohranu vodika. Uz snažan poticaj vlade za razvoj vodikovih gorivih ćelija i vozila, postoji ogroman potencijal u sektoru boca za pohranjivanje vodika, što dovodi do ubrzane potražnje za karbonskim vlaknima u ovom području. Podaci pokazuju da je do kraja 2022. broj vozila s vodikovim gorivim ćelijama u Kini iznosio približno 12 300, s ciljem dosezanja 50, 000 do 2025., što je rezultiralo godišnjom stopom rasta spojeva od gotovo 60%. Ako se potražnja za ugljičnim vlaknima za boce za skladištenje vodika poveća na 50% do 2025., potražnja za ugljičnim vlaknima mogla bi dosegnuti 12.700 tona.

U nadolazećim godinama potencijal za boce za pohranu vodika od karbonskih vlakana je ogroman. Ciljani proizvodni kapacitet niskobudžetnih karbonskih vlakana ne samo da ublažava pad vrijednosti "crnog zlata", već također promiče brzi razvoj industrije vodikove energije, postižući pravu situaciju u kojoj svi pobjeđuju.

Hoće li termoplastična karbonska vlakna unaprijediti proizvodnju i obradu boca za pohranu vodika u budućnosti?

Očekuje se da će oslobađanje niskobudžetnih kapaciteta za proizvodnju ugljičnih vlakana pomoći u rješavanju izazova s ​​kojima se suočava domaća industrija ugljičnih vlakana, ali to nije dugoročno rješenje. Sveobuhvatnije poboljšanje tehnologije ugljičnih vlakana - posebno ovladavanje mogućnostima masovne proizvodnje karbonskih vlakana srednje i visoke klase - ključno je za postizanje konkurentske prednosti na globalnom tržištu ugljičnih vlakana. Termoplastična karbonska vlakna mogla bi biti sljedeći važan smjer razvoja industrije karbonskih vlakana. Dakle, hoće li kompoziti od termoplastičnih ugljičnih vlakana igrati promicateljsku ulogu u korištenju energije vodika?

Prednosti termoplastičnih kompozita od karbonskih vlakana:

1. Visoki omjer čvrstoće i težine: Karbonska vlakna su poznata po svom visokom omjeru čvrstoće i težine. Kombinacija ugljičnih vlakana s termoplastičnom matricom povećava ovu prednost, čineći kompozite od termoplastičnih ugljičnih vlakana privlačnima za primjenu u zrakoplovnoj i automobilskoj industriji gdje su lagani materijali i visoka čvrstoća ključni.

2.Kemijska stabilnost: Termoplastične smole obično pokazuju bolju kemijsku otpornost u usporedbi s termoreaktivnim smolama, čineći kompozite od termoplastičnih ugljičnih vlakana prikladnima za primjene koje zahtijevaju kontakt s agresivnim kemikalijama, poput onih u kemijskoj industriji.

3.Poboljšana otpornost na udarce: U usporedbi s termoreaktivnim smolama, termoplastične smole često imaju bolju otpornost na udarce i žilavost, što kompozite od termoplastičnih ugljičnih vlakana čini idealnim za primjene koje zahtijevaju izvrsne performanse udarca.

4. Brza proizvodnja: Brzina obrade termoplastičnih kompozita od ugljičnih vlakana je brža nego kod termoreaktivnih kompozita od ugljičnih vlakana zbog kraćeg vremena stvrdnjavanja. Ova karakteristika pogoduje industrijama koje zahtijevaju brze proizvodne cikluse i visoku propusnost.