Attualmente, le tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno più comuni includono lo stoccaggio gassoso ad alta pressione, lo stoccaggio di liquidi criogenici e lo stoccaggio allo stato solido. Tra queste, lo stoccaggio gassoso ad alta pressione è emerso come la tecnologia più matura grazie al suo basso costo, al rapido rifornimento di idrogeno, al basso consumo energetico e alla struttura semplice, che la rendono la tecnologia di stoccaggio dell’idrogeno preferita.
Quattro tipi di serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno:
Oltre ai serbatoi emergenti completamente compositi di Tipo V senza rivestimenti interni, sono entrati nel mercato quattro tipi di serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno:
1. Serbatoi interamente in metallo di tipo I: questi serbatoi offrono una capacità maggiore a pressioni di esercizio comprese tra 17,5 e 20 MPa, con costi inferiori. Sono utilizzati in quantità limitate per camion e autobus CNG (gas naturale compresso).
2. Serbatoi compositi rivestiti in metallo di tipo II: questi serbatoi combinano rivestimenti metallici (tipicamente acciaio) con materiali compositi avvolti in una direzione circolare. Forniscono una capacità relativamente ampia a pressioni di esercizio comprese tra 26 e 30 MPa, con costi moderati. Sono ampiamente utilizzati per le applicazioni dei veicoli a metano.
3. Serbatoi interamente compositi di tipo III: questi serbatoi presentano una capacità inferiore a pressioni di esercizio comprese tra 30 e 70 MPa, con rivestimenti metallici (acciaio/alluminio) e costi più elevati. Trovano applicazioni nei veicoli leggeri a celle a combustibile a idrogeno.
4. Serbatoi compositi rivestiti in plastica di tipo IV: questi serbatoi offrono una capacità inferiore a pressioni di esercizio comprese tra 30 e 70 MPa, con rivestimenti realizzati con materiali come poliammide (PA6), polietilene ad alta densità (HDPE) e plastica poliestere (PET) .
Vantaggi dei serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno di tipo IV:
Attualmente, i serbatoi di Tipo IV sono ampiamente utilizzati nei mercati globali, mentre i serbatoi di Tipo III dominano ancora il mercato commerciale dello stoccaggio dell’idrogeno.
È noto che quando la pressione dell'idrogeno supera i 30 MPa, può verificarsi un infragilimento irreversibile da idrogeno, che porta alla corrosione del rivestimento metallico con conseguenti crepe e fratture. Questa situazione può potenzialmente portare a perdite di idrogeno e successiva esplosione.
Inoltre, l'alluminio metallico e la fibra di carbonio nello strato di avvolgimento presentano una differenza di potenziale, rendendo il contatto diretto tra il rivestimento in alluminio e l'avvolgimento in fibra di carbonio suscettibile alla corrosione. Per evitare ciò, i ricercatori hanno aggiunto uno strato di corrosione da scarica tra il rivestimento e lo strato di avvolgimento. Tuttavia, ciò aumenta il peso complessivo dei serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno, aumentando le difficoltà logistiche e i costi.
Trasporto sicuro dell’idrogeno: una priorità:
Rispetto ai serbatoi di Tipo III, i serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno di Tipo IV offrono notevoli vantaggi in termini di sicurezza. Innanzitutto, i serbatoi di Tipo IV utilizzano rivestimenti non metallici composti da materiali compositi come poliammide (PA6), polietilene ad alta densità (HDPE) e plastica poliestere (PET). La poliammide (PA6) offre un'eccellente resistenza alla trazione, resistenza agli urti e un'elevata temperatura di fusione (fino a 220 ℃). Il polietilene ad alta densità (HDPE) presenta un'eccellente resistenza al calore, resistenza alle crepe da stress ambientale, tenacità e resistenza agli urti. Grazie al rinforzo di questi materiali compositi plastici, i serbatoi di Tipo IV dimostrano una resistenza superiore all'infragilimento da idrogeno e alla corrosione, con conseguente durata di servizio prolungata e maggiore sicurezza. In secondo luogo, la natura leggera dei materiali compositi plastici riduce il peso dei serbatoi, con conseguente riduzione dei costi logistici.
Conclusione:
L’integrazione di materiali compositi nei serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno di Tipo IV rappresenta un progresso significativo nel miglioramento della sicurezza e delle prestazioni. L'adozione di rivestimenti non metallici, come poliammide (PA6), polietilene ad alta densità (HDPE) e plastica poliestere (PET), fornisce una migliore resistenza all'infragilimento da idrogeno e alla corrosione. Inoltre, le caratteristiche leggere di questi materiali compositi plastici contribuiscono a ridurre il peso e a ridurre i costi logistici. Poiché i serbatoi di Tipo IV ottengono un ampio utilizzo sui mercati e i serbatoi di Tipo III rimangono dominanti, il continuo sviluppo delle tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno è fondamentale per realizzare il pieno potenziale dell’idrogeno come fonte di energia pulita.
Orario di pubblicazione: 17 novembre 2023