في الوقت الحاضر، تعد الأبحاث المتعلقة بالطاقة الهيدروجينية مصدر قلق خاص على المستويين المحلي والدولي. الطاقة الهيدروجينية هي مصدر طاقة نظيف يسهل الحصول عليه، ولها كفاءة احتراق عالية، وخالية من التلوث. ونظرا لكفاءتها العالية وطبيعتها الخالية من التلوث، تم إدراج الطاقة الهيدروجينية كطاقة نظيفة ذات إمكانات كبيرة للتنمية في القرن الحادي والعشرين.
تتميز زجاجة تخزين الهيدروجين من النوع IV بأداء ممتاز ومن المتوقع أن تهيمن على سوق تخزين الهيدروجين المحلي للسيارات في المستقبل. في الوقت الحاضر، يمكن تقسيم أسطوانات تخزين الهيدروجين التجارية إلى أربعة أنواع، من بينها الأنواع التي تتمتع بإمكانية التطوير على المدى الطويل تنتمي إلى النوع الثالث (أسطوانة غاز ملفوفة بالكامل ومبطنة بألياف الكربون) والنوع الرابع (أسطوانة غاز ملفوفة بالكامل ومبطنة بالبلاستيك) )، وكلاهما مناسب لتخزين الهيدروجين المتنقل في المركبات والسيناريوهات المتنقلة الأخرى. ومع ذلك، تتمتع أسطوانات النوع الرابع بأداء أفضل في الوزن الخفيف، وكثافة تخزين الهيدروجين، ومواصفات الحجم، وجوانب أخرى، ومن المتوقع أن يتم استخدامها على نطاق واسع كأنواع أسطوانات رئيسية في المستقبل. حاليًا، بدأ الإنتاج التجاري واستخدام الزجاجات من النوع 70MPa IV في البلدان الأجنبية، بينما في الصين، لا يزال تطبيق الزجاجات من النوع 35MPa III هو التركيز الرئيسي. ومع ذلك، مع التقدم التكنولوجي، وتداخل أنظمة السياسات الداعمة، والتحسين التدريجي للبنية التحتية، ستنتقل الصين أيضًا تدريجيًا إلى زجاجات من النوع الرابع بقدرة 70 ميجا باسكال.
تتمتع تكنولوجيا ألياف الكربون بآفاق تطبيق واسعة في صناعة الطاقة الهيدروجينية، ومن بينها أسطوانات تخزين الهيدروجين المصنوعة من المواد المركبة المصنوعة من ألياف الكربون والتي تعتبر تقنيات مهمة لتخزين ونقل طاقة الهيدروجين. سيساهم تحسين تكنولوجيا ألياف الكربون في تطوير صناعة الطاقة الهيدروجينية.
التطبيق الرئيسي للمواد المركبة المتقدمة في الطاقة الهيدروجينية يكمن في حاويات تخزين الطاقة الهيدروجينية. يمكن أن تصل أسطوانة الغاز المركبة المصنوعة من مادة ألياف الكربون المركبة إلى 70 ميجا باسكال، وتزداد كثافة الطاقة لكل وحدة تخزين الهيدروجين بشكل كبير، مما سيحقق اختراقًا مدمرًا في تطوير تكنولوجيا تخزين طاقة الهيدروجين. وفي الوقت نفسه، فإن تطوير طاقة الهيدروجين سيدفع بشكل كبير سوق تطبيقات المواد المركبة من ألياف الكربون في طاقة الهيدروجين.
وقد أدخلت الحكومات المحلية في الصين على التوالي سياسات لدعم تطوير صناعة الطاقة الهيدروجينية، وتعد مركبات خلايا الوقود الهيدروجينية من أهم التطبيقات التوضيحية في مجرى صناعة الطاقة الهيدروجينية. مع اختراق تكنولوجيا الزجاجة من النوع IV في الصين، سيتم استخدامها على نطاق واسع في مركبات خلايا وقود الهيدروجين. وانطلاقًا من سياسة التطبيق التجريبي لمركبات خلايا الوقود، سيزداد عدد مركبات خلايا وقود الهيدروجين في الصين تدريجيًا، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في الطلب على ألياف الكربون.
تساعد المواد المركبة مركبات الطاقة الجديدة على تحقيق الوزن الخفيف
ومع تنفيذ السياسات الوطنية لانبعاثات الكربون وتفاقم أزمة الطاقة، أصبحت مركبات الطاقة الجديدة تدريجيا القوة الرئيسية في سوق مبيعات السيارات. ونظرًا لحقيقة أن مركبات الطاقة الجديدة هذه لا تحتوي على محركات وقود، بل محركات وبطاريات كهربائية فقط، فإن اختيار المواد سيولي المزيد من الاهتمام لوزن السيارة الخفيف وسهولة الإنتاج. ينقسم الاتجاه الرئيسي للوزن الخفيف إلى اتجاهين: وزن إطار السيارة وجهاز تخزين الطاقة. مقابل كل انخفاض بنسبة 10% في جودة مركبات الطاقة الجديدة، هناك زيادة بنسبة 5.5% تقريبًا في نطاقها المقابل. يعد استخدام مواد ألياف الكربون مفيدًا لوزن خفيف لمركبات الطاقة الجديدة ويمكن أن يوسع نطاقها بشكل فعال.
يتضمن هيكل الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة بشكل أساسي فئتين: خلايا الوقود وبطاريات تخزين الطاقة. من بينها، تتميز كل من حاوية تخزين الهيدروجين لمركبات الطاقة الهيدروجينية ومجموعة بطاريات المركبات الكهربائية بجودة عالية، لذا فإن حلولها خفيفة الوزن تعتمد في الغالب على هذين الاتجاهين.
في الوقت الحاضر، تتمتع المواد المركبة من ألياف الكربون بحلول تطبيقية ناضجة في مختلف قطع غيار السيارات وقد حققت ابتكارًا تكنولوجيًا ملحوظًا.
