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2022-05-24
可持续储氢瓶解决方案的颠覆性技术:实现连续纤维回收!

英国 NCC 与合作伙伴 B&M Longworth 和 Cygnet Texkimp实现了连续碳纤维回收,这是为氢市场提供可持续复合压力容器的重要第一步。

图片来源:国家复合材料中心(NCC)

英国国家复合材料中心(英国布里斯托尔)的工程师,英国先进复合材料应用卓越中心,与英国SME合作伙伴B&M Longworth (Edgworth,英国)和Cygnet Texkimp (Northwich,英国柴郡),成功地从整个压力容器中回收连续碳纤维,并重新利用它们制造了一个新的压力容器。据报道,这是英国首次实现这一过程,是英国氢能发展的一个重要里程碑。
NCC表示,由于氢的能量密度较低,因此需要在350- 700bar (5076-10152 psi)的高压下进行压缩和存储。这使得高强度、低重量的碳纤维成为首选材料,特别是用于汽车或飞机等车辆中的氢压力容器,其中功率重量比至关重要。然而,2025年至2030年期间,碳纤维的需求预计将增长5倍,超过全球生产能力。因此,创造可行的、低成本的回收工艺,保留连续碳纤维的固有强度,以便循环利用,是发展氢经济的关键。
据 NCC 称,直到最近,飞机机翼和风力涡轮机叶片等复合材料部件的回收工艺导致短纤维的机械性能低于原生纤维。虽然这种材料有一些应用,但它不适合在高性能产品中重复使用。
NCC 团队与 B&M Longworth 合作,使用公司革命性的 DEECOM 工艺成功地从报废 (EOL) 复合材料压力罐中回收了连续碳纤维。该工艺最初是设计用来从过滤器和生产设备中去除废聚合物,该工艺使用过热蒸汽在压缩下穿透复合材料聚合物中的微观裂缝,然后在那里冷凝。在减压过程中,它会沸腾膨胀,使聚合物开裂并带走破碎的颗粒。然后重复该压力摆动循环,直到所有基体(悬浮在聚合物中的材料)都与纤维分离,从而使单体也可以被回收以进行可能的再加工。
“这项技术不仅有可能改变复合材料的 EOL 结果,而且还展示了我们如何在不损害纤维基本特性的情况下做到这一点。”
NCC表示,至关重要的是,DEECOM工艺使主要成分材料完好无损,能够保留任何长度。与 Cygnet Texkimp 合作的 NCC 工程师可以使用回收的连续碳纤维来制造一个使用长丝缠绕的新压力容器。
该伙伴关系目前正寻求与制造商合作,将这一过程规模化和产业化,并分享最近回收试验的知识。下一步是对回收材料和回收容器进行纤维特性分析,团队的最终目标是:开发能够实现可持续储氢解决方案的颠覆性技术。
“实现连续纤维回收是我们实现完全可回收认证储罐目标的重要一步——如果我们要将氢纳入我们的能源结构中并实现净零目标,这是我们需要解决的关键技术障碍,”NCC氢气总工程师Marcus Walls-Bruck说。项目结果将于本周在 JEC World 上公布。“我们正处于能够分享纤维回收和复合材料压力容器广泛设计勘探工作的阶段,我们希望听到有兴趣8159金沙登录的可持续压力容器之旅的公司。”
纤维回收和回收项目是NCC氢计划的一部分,开发和分享技术知识,跨部门复合专业知识和最先进的技术,企业需要实现他们的氢雄心。
作为这个项目的一部分,NCC的工程师们致力于改进复合材料压力容器的设计,进行详细的设计和分析,以最大限度地减少浪费,并试用工业将用于回收和再循环连续碳纤维的工具和制造工艺。据报道,他们还交付了低温压力容器的复合材料设计规范,并正在研究复合材料压力管道的认证途径,包括海上使用的管道。

“在对 DEECOM 用于复合材料回收和循环进行深入研发之后,我们很高兴看到压力罐的成功回收和再制造,”B&M Longworth Ltd. 董事 Jen Hill 说。“最近的项目在一系列复合板和汽车零部件方面取得了成功,因此转向氢罐是下一个合理的挑战。得益于国家复合材料中心专家的洞见,以及我们在 Cygnet Texkimp 合作伙伴的专业知识,我们已经实现了一些人认为不可能的事情,并且已经进入测试阶段并寻找下一个挑战。”
Cygnet Texkimp的首席执行官Luke Vardy补充说:“这项合作和技术最令人兴奋的方面是,我们能够在工艺的每个阶段最大化纤维的价值和完整性。”“这项技术不仅有潜力改变复合材料的EOL结果,而且它还展示了我们如何在不影响纤维基本性能的情况下做到这一点。对纤维完整性的保留意义重大,因为它使我们能够以可靠和可持续的方式回收和重新利用碳纤维,同时创造出最高质量和一致性的最终产品。” 

来源:carbontech

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