Reservatório de Gás Hidrogênio Comprimido:
Sistemas de armazenamento de gás em alta pressão são os mais comuns e desenvolvidos para armazenamento de hidrogênio. A maioria dos veículos movidos por células a combustível utiliza esta forma de armazenamento feito em cilindros, de forma similar aos utilizados com gás natural comprimido.
Nas seções cilíndricas, o formato parece com domos hemisféricos, embora novos formatos estejam em desenvolvimento, com múltiplos cilindros e outros formatos buscando aproveitar espaços disponíveis nos automóveis, aumentando a quantidade de hidrogênio armazenado, seja por aumento de volume, ou por maior compressão.
Buscando minimizar o volume e ao mesmo tempo maximizar a quantidade de hidrogênio armazenado, os fabricantes de cilindros estão tentando atingir as maiores pressões possíveis. Cilindros de alta pressão normalmente armazenam hidrogênio com pressão de 3.600 psi (250 bar) embora novos desenhos já tenham conseguido certificação para operar com 5000 psi (350 bar). O estado da arte da tecnologia atualmente em desenvolvimento já superou o teste padrão de explosão para 23.500 psi (1620 bar) utilizando um cilindro de 10.000 psi (700 bar).
Os cilindros devem ser feitos com placas finas, utilizando materiais altamente resistentes e de excelente durabilidade. Estão classificados basicamente em 4 tipos de acordo com o material utilizado.
» Tipo 1: Podem ser feitos totalmente de alumínio ou aço;
»Tipo 2: Camada fina de alumínio ou aço envolto por outro composto – geralmente fibras de carbono - em forma de circunferência;
» Tipo 3: Fina camada de aço ou alumínio envolto totalmente por outros compostos como fibras de carbono;
» Tipo 4: Uma camada de plástico resistente envolto por outro composto também resistente.
Em geral, quanto menos metal for usado, mais leve será o cilindro. Por esta razão, os cilindros com fina camada de aço ou alumínio e com alta resistência, tal como o Tipo 3, são mais usados para aplicações com hidrogênio. Os cilindros do Tipo 4 ganharão mais espaço no futuro.
Os cilindros do Tipo 3 utilizam finas camadas de aço ou alumínio intercaladas e envoltas por fibras de carbono, utilizando resinas como o epóxi para colá-las.
A combinação de fibras e resina para envolver as camadas metálicas possibilita uma alta resistência, e diferentemente dos metais, são menos corrosivos, embora possam sofrer danificações devido a impactos, cortes, abrasão, etc.
Um detalhe importante é com relação à temperatura em ambientes quentes, ou devido ao resultado de compressão durante o abastecimento do cilindro, o que faz com que a pressão aumente em 10% ou mais. Qualquer gás armazenado nestas pressões é extremamente perigoso e capaz de liberar um fluxo de gás com força explosiva ou capaz de impulsionar um pequeno objeto na velocidade de uma bala.
Apesar do perigo em potencial, os cilindros de alta pressão têm uma estatística de segurança excelente.
Durante a fabricação, cada cilindro passa por testes de hidrostática e vazamentos, e uma determinada quantidade de cilindros de cada lote é selecionada aleatoriamente para testes cíclicos e de explosão. Os cilindros carregam informações como a marca do fabricante, o padrão de construção, número serial, pressão para uso, máxima pressão de abastecimento, e tempo de validade. Os cilindros têm uma vida útil de aproximadamente 15 anos ou 11.250 abastecimentos. Mas deve-se sempre fazer inspeções e testes de vazamentos como parte de uma rotina de manutenção.
Um veículo com cilindro de hidrogênio utiliza uma série de cilindros montados num compartimento em comum. Na pressão de 3600 psi (250 bar), o sistema de armazenamento pesa aproximadamente quatro vezes mais que o do sistema de armazenamento de hidrogênio líquido e também ocupa um espaço quatro vezes maior. Quando comparado com gasolina, o sistema de armazenamento do gás é em torno de 15 vezes maior em volume e 23 vezes mais pesado. Esses são valores médios e atuais. Em breve, estas desvantagens serão minimizadas. A compressão de gás é um processo de uso intensivo de energia. Quanto maior a pressão final, maior a quantidade de energia que é requerida. Entretanto, a energia incrementada cada vez que se aumenta a pressão final diminui. Assim, o início da compressão é a parte do processo que mais faz uso de energia.
Sistemas de armazenamento de gás em alta pressão são os mais comuns e desenvolvidos para armazenamento de hidrogênio. A maioria dos veículos movidos por células a combustível utiliza esta forma de armazenamento feito em cilindros, de forma similar aos utilizados com gás natural comprimido.
Nas seções cilíndricas, o formato parece com domos hemisféricos, embora novos formatos estejam em desenvolvimento, com múltiplos cilindros e outros formatos buscando aproveitar espaços disponíveis nos automóveis, aumentando a quantidade de hidrogênio armazenado, seja por aumento de volume, ou por maior compressão.
Buscando minimizar o volume e ao mesmo tempo maximizar a quantidade de hidrogênio armazenado, os fabricantes de cilindros estão tentando atingir as maiores pressões possíveis. Cilindros de alta pressão normalmente armazenam hidrogênio com pressão de 3.600 psi (250 bar) embora novos desenhos já tenham conseguido certificação para operar com 5000 psi (350 bar). O estado da arte da tecnologia atualmente em desenvolvimento já superou o teste padrão de explosão para 23.500 psi (1620 bar) utilizando um cilindro de 10.000 psi (700 bar).
Os cilindros devem ser feitos com placas finas, utilizando materiais altamente resistentes e de excelente durabilidade. Estão classificados basicamente em 4 tipos de acordo com o material utilizado.
» Tipo 1: Podem ser feitos totalmente de alumínio ou aço;
»Tipo 2: Camada fina de alumínio ou aço envolto por outro composto – geralmente fibras de carbono - em forma de circunferência;
» Tipo 3: Fina camada de aço ou alumínio envolto totalmente por outros compostos como fibras de carbono;
» Tipo 4: Uma camada de plástico resistente envolto por outro composto também resistente.
Em geral, quanto menos metal for usado, mais leve será o cilindro. Por esta razão, os cilindros com fina camada de aço ou alumínio e com alta resistência, tal como o Tipo 3, são mais usados para aplicações com hidrogênio. Os cilindros do Tipo 4 ganharão mais espaço no futuro.
Os cilindros do Tipo 3 utilizam finas camadas de aço ou alumínio intercaladas e envoltas por fibras de carbono, utilizando resinas como o epóxi para colá-las.
A combinação de fibras e resina para envolver as camadas metálicas possibilita uma alta resistência, e diferentemente dos metais, são menos corrosivos, embora possam sofrer danificações devido a impactos, cortes, abrasão, etc.
Um detalhe importante é com relação à temperatura em ambientes quentes, ou devido ao resultado de compressão durante o abastecimento do cilindro, o que faz com que a pressão aumente em 10% ou mais. Qualquer gás armazenado nestas pressões é extremamente perigoso e capaz de liberar um fluxo de gás com força explosiva ou capaz de impulsionar um pequeno objeto na velocidade de uma bala.
Apesar do perigo em potencial, os cilindros de alta pressão têm uma estatística de segurança excelente.
Durante a fabricação, cada cilindro passa por testes de hidrostática e vazamentos, e uma determinada quantidade de cilindros de cada lote é selecionada aleatoriamente para testes cíclicos e de explosão. Os cilindros carregam informações como a marca do fabricante, o padrão de construção, número serial, pressão para uso, máxima pressão de abastecimento, e tempo de validade. Os cilindros têm uma vida útil de aproximadamente 15 anos ou 11.250 abastecimentos. Mas deve-se sempre fazer inspeções e testes de vazamentos como parte de uma rotina de manutenção.
Um veículo com cilindro de hidrogênio utiliza uma série de cilindros montados num compartimento em comum. Na pressão de 3600 psi (250 bar), o sistema de armazenamento pesa aproximadamente quatro vezes mais que o do sistema de armazenamento de hidrogênio líquido e também ocupa um espaço quatro vezes maior. Quando comparado com gasolina, o sistema de armazenamento do gás é em torno de 15 vezes maior em volume e 23 vezes mais pesado. Esses são valores médios e atuais. Em breve, estas desvantagens serão minimizadas. A compressão de gás é um processo de uso intensivo de energia. Quanto maior a pressão final, maior a quantidade de energia que é requerida. Entretanto, a energia incrementada cada vez que se aumenta a pressão final diminui. Assim, o início da compressão é a parte do processo que mais faz uso de energia.
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