Page 96 - 加氢站建设及工艺技术研究

第三章 加氢工艺及主要设备

2. 材料选择
压力容器的设计首先要选择合适的材料，轻质高压储氢容器的分层由于承担

的功能不同需要不同类型的材料。氢气由于分子体积较小且有很强的渗透性能，
尤其在高压条件下更是容易溢出，因此内衬材料首先要有很好的阻隔氢气溢出的

作用；同时为了降低储氢容器的质量，内衬材料必须密度较轻。目前金属内衬
纤维缠绕储氢容器的内衬材料多为铝、钛等轻质金属；全复合储氢容器的内衬材

料多采用高密度聚乙烯等高分子材料，但目前很难找到一种塑料完全满足内衬的
阻隔性要求，通常采用多层复合结构，通过各种不同塑料层的合理匹配，实现各

层塑料性能的有效互补，从而克服单层塑料的某些固有不足，在确保内衬使用性
能的前提下节约昂贵塑料层的使用，降低成本。此外，为降低氢气在高压下的渗

透，还可采用化学等离子沉积（CPD）技术和等离子体化学表面涂覆（PECVD）
技术在内衬层里面沉积厚度为几十微米的 SiO，或类金刚石碳来阻隔氢气的溢出。

也可在容器内表面镀上一层薄薄的金属层，金属所特有的分子结构及其分子的规
则排列阻隔了气体或液体分子的渗透，可以大大提高塑料的阻隔性能和装饰性。

金属化薄膜的渗透性与所镀膜的完整性有很大关系，完全连续的镀层对气体几乎
能完全阻隔。

过渡层的材料需要较好的黏合功能和抗剪切功能。这层材料多用环氧树脂，
其属于热固性聚合物，在加工初始阶段流动性很好，可以较充分地充满到纤维束

之间，经过固化处理后，在一定的温度范围内尺寸稳定性较好。现有的缠绕工艺

中大部分使用双酚 A 环氧树脂、多功能团环氧树脂和酚醛环氧树脂。根据具体的
使用情况可以对环氧树脂进行改性，添加相应的成分，提高或改善某些性能，除

了热固性树脂外，也可以用耐热的热塑性聚合物作基体，如聚醚醚酮（PEEK）
物质可以提高聚合物在高温下的性能，但其热稳定性会较大地影响整体结构的工

作状况。
增强层中的材料多为纤维材料，这层材料是承受内部压力作用的主要载体。

由于这层材料主要承受内部压力以及这一部分占整个轻质储氢容器质量比重较

087