豐田“MIRAI”高壓儲氫罐的碳纖維用量減少4成

據日經BP社報道：豐田在2015年5月舉行的日本汽車技術協會春季大會（日本汽車技術協會主辦）上，就燃料電池車“MIRAI”配備的高壓儲氫罐的輕量化發表了演講。 高壓儲氫罐采用三層結構，內層是密封氫氣的樹脂襯裏，中層是確保耐壓強度的碳纖維強化樹脂（CFRP）層，表層是保護表麵的玻璃纖維強化樹脂層。

MIRAI的儲氫罐的輕量化瞄準的是中層。中層采用的是對含浸了樹脂的碳纖施加張力使之卷起層疊的纖維纏繞(Filament winding)工藝。纏繞方法有強化筒部的環向纏繞、強化邊緣的高角度螺旋纏繞和強化底部的低角度螺旋纏繞三種
，三種方式均減少了纏繞圈數。 環(huan)向(xiang)纏(chan)繞(rao)通(tong)過(guo)使(shi)高(gao)應(ying)力(li)區(qu)集(ji)中(zhong)在(zai)內(nei)層(ceng)來(lai)確(que)保(bao)強(qiang)度(du)，減(jian)少(shao)了(le)纏(chan)繞(rao)的(de)總(zong)圈(quan)數(shu)。高(gao)角(jiao)度(du)螺(luo)旋(xuan)纏(chan)繞(rao)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)塑(su)料(liao)襯(chen)裏(li)的(de)形(xing)狀(zhuang)，減(jian)少(shao)了(le)向(xiang)筒(tong)部(bu)纏(chan)繞(rao)圈(quan)數(shu)
，在(zai)筒(tong)部(bu)輔(fu)以(yi)環(huan)向(xiang)纏(chan)繞(rao)。低(di)角(jiao)度(du)螺(luo)旋(xuan)纏(chan)繞(rao)通(tong)過(guo)減(jian)小(xiao)管(guan)底(di)的(de)開(kai)口(kou)部(bu)
，減(jian)小(xiao)了(le)表(biao)麵(mian)壓(ya)力(li)
，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)用(yong)量(liang)。通(tong)過(guo)削(xue)減(jian)這(zhe)三(san)種(zhong)方(fang)式(shi)的(de)纏(chan)繞(rao)圈(quan)數(shu)，使(shi)CFRP的用量比原來減少了40％。 高壓儲氫罐的儲存性能用儲氫重量除以罐體重量得到的重量效率來衡量，通過將CFRP用量減少40％
，使重量效率比原來提高了20％，達到了全球最高水平的5.7wt.％。 另外
，對於按照高壓儲氫罐的全球技術規則(Global technical regulation) 新設計的非常嚴格的局部火燒試驗（以600℃以上的高溫對溶栓式安全閥背麵連續用火燒10分鍾），caiquyonghanyoupengzhangshimodenaihuojuanzhibanlaibaohuxishouxialuochongjidenaichongjijuanzhihubandefangfa，quebaolenaihuoxingneng。zheyangyilai，jishizhuijianaihuoxingneng，buyonggaibianyuanlaideguantizhuangtai，jiukeyijiangunaishuaixingnenghenaihuoxingneng。（特約撰稿人：伊東敏夫
，芝浦工業大學）