一种V型储氢瓶及其制备方法

技术领域

本发明涉及储气瓶技术领域，尤其是涉及一种V型储氢瓶及其制备方法。

背景技术

储存氢气的工具，一般使用在新能源汽车领域，目前储氢气瓶主要分为四个类型:全金属气瓶(I型)、金属内胆纤维环向缠绕气瓶(II型)、金属内胆纤维全缠绕气瓶(III型)、非金属内胆纤维全缠绕气瓶(IV型)。其中，I型、II型重容比大，难以满足氢燃料电池汽车的储氢密度要求，已基本淘汰。III型、IV型瓶因采用了纤维全缠绕结构，具有重容比小、单位质量储氢密度高等优点，目前已广泛应用于氢燃料电池汽车，但由于内胆的存在，会在一定程度上影响储气瓶的容量和氢存储的效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种V型储氢瓶及其制备方法，该储氢瓶是无内胆全纤维缠绕的，可以进一步提升储氢瓶的容量和氢存储效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用水溶性芯材模压制备水溶性内胆，在内胆内外部均涂覆一层胶衣，内胶衣层开有通水孔；

S2：干燥恒温的环境下把内胆与缠绕机相连进行纤维缠绕层缠绕，纤维缠绕层为碳纤维层；

S3：用玻璃纤维将S2得到的缠有碳纤维缠绕层的内胆外部再进行缠绕，得到外保护层；

S4：将S3所得气瓶进行固化，水溶性内胆的外胶衣层，固化后与碳纤维层紧密结合在一起，通过瓶口向内胆内墙腔内注水，水经由内胶衣层开有的通水孔进入内胆，将内胆溶化并携带内胶衣层通过瓶口导出，得到所述无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶。

进一步的，步骤S1中，胶衣均不溶于水。

进一步的，步骤S2中，碳纤维层缠绕时，先将碳纤维经过环氧树脂浸润后再进行缠绕，缠绕方法采用在内胆外纵向螺旋缠绕和环向交替缠绕多层的方法。

进一步的，步骤S3中，外保护层缠绕时，采用在碳纤维层外纵向螺旋缠绕和环向交替缠绕多层的方法。

进一步的，步骤S3中，将玻璃纤维经过环氧树脂浸润后再进行缠绕。

一种无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶，采用上述方法制得。

进一步的，所述无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶由内至外依次包括：碳纤维层和外保护层。

进一步的，所述内胆为水溶性内胆。

进一步的，所述内胆前端有BOSS螺纹结构，用于在缠绕机上固定内胆进行缠绕和液体的进出。

进一步的，所述内胆内部设有环形加强筋，用于承受铺层过程中产生的扭转载荷和固化过程中产生的压力。

进一步的，所述环形加强筋设有多个，均匀间隔设于内胆内部。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明中，选用水溶性芯材做内胆，环保无污染，芯材可重复利用，降低生产成本。

2、本发明中，内胆外附胶衣，在固化时与碳纤维缠绕层紧密结合在一起，进一步提升纤维层的气密性和储氢瓶的坚固度。

3、本发明中，纤维缠绕层为碳纤维和树脂混合缠绕，外保护层为玻璃纤维混合树脂缠绕，可以根据需求设计缠绕方式和层数，以及树脂的比例，达到需要的效果，提升气瓶的坚固度和耐疲劳性。

附图说明

图1为本发明提出的一种无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶的横剖结构示意图；

图2为本发明提出的一种无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶的纵剖结构示意图；

图中附图标记：1、内胶衣层；2、内胆；3、外胶衣层；4、碳纤维层；5、外保护层；6、环形加强筋；7、通水孔；8、BOSS结构；9、瓶口；图1中箭头方向为水流进入方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本实施例提供一种无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶及其制备方法，如图1、2所示，

(1)采用水溶性芯材(砂芯)模压制备水溶性内胆，在内胆2内外部均涂覆一层胶衣，内胶衣层1开有通水孔7，

(2)在干燥恒温的环境下把内胆与缠绕机相连进行纤维缠绕层缠绕，首先缠绕碳纤维层4，将碳纤维经过环氧树脂浸润后在内胆外纵向螺旋缠绕和环向缠绕交替缠绕若干层而成；

(3)在碳纤维层4外侧再缠绕外保护层5：将玻璃纤维经过环氧树脂浸润后在缠有碳纤维缠绕层的内胆外部沿碳纤维层4外纵向螺旋缠绕和环向交替缠绕多层的方法再进行缠绕，得到外保护层5；

(4)将所得气瓶进行高温固化，水溶性内胆的外胶衣层3，固化后与碳纤维层4紧密结合在一起，通过瓶口9向内胆内腔内注水，水经由内胶衣层1开有的通水孔7进入内胆，将内胆2溶化并携带内胶衣层3通过瓶口9导出，得到无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶。

本实施例提供的无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶在内胆2内部有三个环形加强筋6，用于承受铺层过程中产生的扭转载荷和固化过程中产生的压力。

本实施例提供的无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶在内胆2前端连接有BOSS结构8，用于在缠绕机上固定内胆2进行缠绕和液体的进出。

本实施例提供的无内胆纤维全缠绕的V型储氢瓶的内胶衣层1和外胶衣层3均不溶于水。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。