專利名稱：加壓儲(chǔ)氫罐的防滲透的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明總體上涉及的領(lǐng)域包括用于儲(chǔ)存加壓氣體例如氫
氣的儲(chǔ)存容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
0002氬氣通常用于工業(yè)用途，例如燃料電池。用于這種用途 的氫氣會(huì)儲(chǔ)存在加壓儲(chǔ)存容器中。用于壓縮氣體的儲(chǔ)存容器必須具有 機(jī)械穩(wěn)定性和完整性，從而使這個(gè)容器不會(huì)由于其內(nèi)部的壓力而破裂 或爆裂。對(duì)于燃料電池汽車，通常希望將氫氣容器做成輕量型的，從 而不會(huì)很大地影響汽車的重量規(guī)格。已經(jīng)知道，在汽車上使用4型壓縮 氣體罐來(lái)儲(chǔ)存壓縮氫氣。4型罐包括由合成材料制成的外結(jié)構(gòu)層和塑料 襯套。該外層針對(duì)包含在其中的壓力提供罐的結(jié)構(gòu)完整性，該塑料襯 套提供不透氣的容器以密封其中的氣體。該塑料襯套具有約390mm的 中徑，約10mm的厚度，約700mm的長(zhǎng)度，約2.7g/cmS的密度以及約8.5kg 的重量。氫氣穿越該襯套的滲透速率與村套的厚度成反比。但是，厚 的村套減小了容器的容量。

發(fā)明內(nèi)容
0003
一個(gè)實(shí)施例包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括具有內(nèi)表面和外 表面的加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體、在該加壓氣體儲(chǔ)存容器的內(nèi)表面上的 襯套層、以及在該襯套層上的防滲透層。
0004從本文提供的詳細(xì)描述可以明顯得到本發(fā)明的其它示例 性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)明白，這個(gè)詳細(xì)描述和特定例子盡管公開了本發(fā)明的 示例性實(shí)施例，但只是用作說(shuō)明的目的，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。


0005通過(guò)詳細(xì)描述和附圖可以更完整地理解本發(fā)明的示例性 實(shí)施例，其中
0006圖1是依據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例的高壓氣體儲(chǔ)存容器的局部剖視圖。
0007
0008
0009
圖2A示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法。 圖2B示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法。 圖2C示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法。
具體實(shí)施例方式
0010下列描述本質(zhì)上只是示例性的，并且不用于限制本發(fā)明、 應(yīng)用或用途。
0011圖1是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的加壓氣體儲(chǔ)存容器10的 局部剖視圖。儲(chǔ)存容器10可由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的多種結(jié)構(gòu)配置中 的任何一種的閥關(guān)閉。儲(chǔ)存容器10包括容器殼體12。容器殼體12具有 內(nèi)表面14和外表面16。在一個(gè)實(shí)施例中，容器殼體12可以是合成材料， 例如但不限于碳纖維、玻璃纖維或復(fù)合纖維基體。容器10的內(nèi)部適于 容納加壓氣體，例如氬氣。在一個(gè)實(shí)施例中，加壓氫氣在燃料電池中 被消耗。在其它實(shí)施例中，為了各種用途，儲(chǔ)存容器10適于容納其它 力口壓氣體。0012仍然參照?qǐng)Dl，襯套層18覆在容器殼體12的內(nèi)表面14上。 在一個(gè)實(shí)施例中，容器殼體12可巻繞著襯套層18。在一個(gè)實(shí)施例中， 村套層18可巻繞著容器殼體12。在一個(gè)實(shí)施例中，襯套層18可以是合 成材料。在一個(gè)實(shí)施例中，襯套層18可以是塑料。在一個(gè)實(shí)施例中， 村套層18可以是廉價(jià)塑料。襯套層18具有第一表面20和第二表面22。 第一表面20可與容器殼體12的內(nèi)表面14相接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，襯 套層具有約l至約20mm的厚度。在另一實(shí)施例中，襯套層具有約3至約 12mm的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，襯套層18可為儲(chǔ)存容器10提供支撐框 架。在圖l所示的一個(gè)實(shí)施例中，襯套層18可不與儲(chǔ)存容器10中的儲(chǔ)存 氣體相接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，襯套層18包括，但不限于，聚合材料， 例如，高密度聚乙烯。在各種實(shí)施例中，村套層18能夠承受寬范圍的 工作溫度、壓力以及加壓氣體濃度。
0013在一個(gè)實(shí)施例中，防滲透層24覆在襯套層18上。在一個(gè) 實(shí)施例中，防滲透層24可以描述成在襯套層18上的涂層。在一個(gè)實(shí)施 例中，襯套層18可以是防滲透層24的韌性支撐結(jié)構(gòu)或平臺(tái)，同時(shí)，防 滲透層24阻止或減少了氣體從儲(chǔ)存容器10的滲出。防滲透層24具有第一表面26和第二表面28。在圖l所示的一個(gè)實(shí)施例中，第一表面26可與 襯套層18的第二表面22相接觸。防滲透層24可適應(yīng)儲(chǔ)存容器10中的各 種工作溫度、壓力等的機(jī)械要求。
0014在一個(gè)實(shí)施例中，防滲透層24可以是玻璃、Si02、氧化鈦、 非晶質(zhì)氫化的類金剛石碳(DLC)、元素周期表的第4至8族的金屬或元 素周期表的第4至8族的金屬的組合物中的一種。在一個(gè)實(shí)施例中，防 滲透層具有約10nm至約5iam的厚度。在另一實(shí)施例中，防滲透層具有 約100nm至約1 jli m的厚度。防滲透層24阻止加壓氣體從容器內(nèi)部滲出。 防滲透層24可適應(yīng)各種機(jī)械要求，例如溫度和壓力，從而阻止加壓氣 體從容器內(nèi)部滲出。
0015在一個(gè)實(shí)施例中，襯套層18和防滲透層24的組合厚度可 小于加壓氣體儲(chǔ)存容器中的常規(guī)襯套的厚度。容器IO的儲(chǔ)存容量可大 于常規(guī)的加壓氣體儲(chǔ)存容器的容量。
0016在圖2A-C中，示出了制造儲(chǔ)存容器10的各種方法的流程 圖。參照?qǐng)D2A,在一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)備襯套層18。然后，在襯套層18 的第二表面22上設(shè)置防滲透層24。在一個(gè)實(shí)施例中，使用沉積技術(shù)例 如但不限于化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積， 在襯套層18的第二表面22上形成防滲透層24。然后，在襯套層18的第 一表面20上設(shè)置容器殼體12。
0017根據(jù)圖2B所示的另一實(shí)施例，準(zhǔn)備村套層18。然后，在 襯套層18的第一表面20上設(shè)置容器殼體12。在一個(gè)實(shí)施例中，可以自 動(dòng)或手動(dòng)巻繞方式使容器殼體12巻繞著襯套層18。然后，在襯套層18 的第二表面22上設(shè)置防滲透層24。如上所述，可使用沉積技術(shù)形成防 滲透層24。
0018根據(jù)圖2C所示的另一實(shí)施例，準(zhǔn)備容器殼體12。然后， 在容器殼體12的內(nèi)表面14上設(shè)置襯套層18。在一個(gè)實(shí)施例中，可以自 動(dòng)或手動(dòng)巻繞方式使襯套層18巻繞著容器殼體12。然后，在襯套層18 的第二表面22上設(shè)置防滲透層24。如上所述，可使用沉積技術(shù)形成防 滲透層24。
0019在一個(gè)實(shí)施例中，儲(chǔ)存容器1可0安裝在燃料電池汽車(未 示出)中。氣態(tài)加壓氫可儲(chǔ)存在儲(chǔ)存容器10中。從容器內(nèi)部向燃料電 池組(未示出)分配加壓氫，在燃料電池組中，氬用作燃料，為燃料電池汽車產(chǎn)生電能。
0020本發(fā)明的上述實(shí)施例本質(zhì)上只是示例性的，并且由此, 其變形并不看作是背離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品，包括具有內(nèi)表面和外表面的加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體；在該加壓氣體儲(chǔ)存容器的內(nèi)表面上的襯套層；以及在該襯套層上的防滲透層。
2. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體包 括復(fù)合纖維基體。
3. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體包 括玻璃纖維。
4. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體包 括碳纖維。
5. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該襯套層包括塑料。
6. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該防滲透層包括Si02、非晶 質(zhì)氫化的類金剛石碳DLC、元素周期表的第4至8族的金屬或元素周期 表的第4至8族的金屬的組合物中的一種。
7. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該襯套層具有約l至約20mm 的厚度。
8. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該襯套層具有約3至約12mm 的厚度。
9. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該防滲透層具有約10nm至約 5mhi的厚度。
10. 如權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，該防滲透層具有約100nm至 約l pm的厚度。
11. 一種方法，包括準(zhǔn)備具有內(nèi)表面和外表面的加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體； 在該加壓氣體儲(chǔ)存容器的內(nèi)表面上設(shè)置襯套層；以及 在該襯套層上設(shè)置防滲透層。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，設(shè)置防滲透層包含化學(xué)氣相 沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積中的 一者。
13. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，設(shè)置襯套層包括在該加壓氣 體儲(chǔ)存容器的內(nèi)表面上自動(dòng)巻繞或手動(dòng)巻繞中的一者。
14. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體包括復(fù)合纖維基體。
15. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體包 括玻璃纖維。
16. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體包 括碳纖維。
17. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該襯套層包括塑料。
18. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該防滲透層包括Si02、非晶 質(zhì)氫化的類金剛石碳DLC、元素周期表的第4至8族的金屬或元素周期 表的第4至8族的金屬的組合物中的一種。
19. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該襯套層具有約l至約20mm 的厚度。
20. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該襯套層具有約3至約12mm 的厚度。
21. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該防滲透層具有約10nm至 約5ium的厚度。
22. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，該防滲透層具有約100nm至 約l jum的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及加壓儲(chǔ)氫罐的防滲透。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括具有內(nèi)表面和外表面的加壓氣體儲(chǔ)存容器殼體、在該加壓氣體儲(chǔ)存容器的內(nèi)表面上的襯套層以及在該襯套層上的防滲透層。
文檔編號(hào)F17C1/04GK101672422SQ20091017437
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者A·弗勒恩利希, H·埃特爾, T·米奇勒, T·羅威爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司