1.本发明属于高压储气罐技术领域，具体涉及一种无内胆高压储气罐的制备方法。
背景技术：
2.高压储气罐，一种储存气体燃料的金属罐。储气压力为15～35兆帕甚至更高，罐内容积固定，按其储存压力来调节储存量的大小，有圆柱形和球形两种，储存容量大时一般采用球形罐。
3.现有技术中公开的高压储气罐为iiv型铝合金内胆和iv型hdpe内胆，高压气态储氢罐储氢密度的大小严重受限于压力的大小，要增加氢气的密度就必须增加储氢压力，这对容器的大小、重量以及安全性、储存成本具有较高的要求。现有技术中的高压储气罐均具有内胆，增加储气罐的重量，且减少储存量，生产成本高，生产效率低等缺点。
4.鉴于以上原因，特提出本发明。
技术实现要素：
5.为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种无内胆高压储气罐的制备方法，通过本发明的方法制备的储气罐减重20%以上，腔体体积增加10%储存量，成本低，生产效率高，所述的储气罐用于储存70兆帕以上的氢气。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）制作可以去除的内胆；（2）在内胆外表面涂覆容易脱模的离型液，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，碳纤维单向带的缠绕需在加热的条件下进行，一边缠绕一边加热；（3）去除内胆，得到所述的无内胆高压储气罐。
7.进一步的，步骤（1）中所述的可以去除的内胆为高分子材料制成的内胆、3d打印制成的内胆或可骨架变形的内胆。
8.进一步的，所述的高分子材料为发泡聚苯乙烯。
9.本发明内胆还可以采用3d打印技术制成，采用3d打印的砂芯内胆模型填充内胆体积，作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑，待全部缠绕成型后，对砂芯模型溶解去除沙子。
10.进一步的，所述的可骨架变形的内胆为八爪支撑结构。
11.进一步的，所述的八爪支撑结构为金属或工程塑料制成。
12.本发明的八爪支撑结构作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑，待全部缠绕后，将可骨架变形的内胆取出，八爪支撑结构可以缩小体积从储气罐的开口取出。
13.进一步的，步骤（2）中所述的离型液为丙烯酸合成树脂聚合物。
14.本发明离型液涂覆在内胆的外表面上，以便于后续的碳纤维进行脱模。
15.进一步的，步骤（2）中加热的温度为300-500℃。
16.进一步的，步骤（2）热塑性碳纤维单向带采用正负45度缠绕方式缠绕。
17.本发明的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化。
18.进一步的，步骤（3）中高分子材料制成的内胆采用燃烧溶解法去除，3d打印制成的内胆采用溶解法去除，可骨架变形的内胆采用结构变形取出。
19.进一步的，所述的燃烧溶解法采用先在100-150℃，加热25-35min处理，然后再加入丙酮进行溶解，所述的溶解法为采用丙酮溶解。
20.本发明中高分子材料制成的内胆通过燃烧溶解法取出，具体的如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，在100-150℃下，加热25-35min，此时高分子材料熔化变形，与碳纤维单向带脱离，而此时温度没有远低于碳纤维的熔点，碳纤维不会变形，此时将其放入丙酮中，高分子材料在丙酮中溶解，取出后即为无内胆高压储气罐。
21.本发明中3d打印制成的内胆采用溶解法去除，具体如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，将其浸入丙酮中，3d打印的砂芯模内胆中的砂芯模胶水溶解在丙酮中，取出后即为无内胆高压储气罐。
22.本发明中可骨架变形的内胆采用结构变形取出，具体如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，八爪支撑结构可以缩小体积从储气罐的开口取出。
23.本发明中采用的化学原料均为市售的产品。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过本发明的方法制备的高压储气罐减重20%以上，腔体积增加10%的储存量，成本更低，生产效率更高，同时采用连续碳纤维热塑性单向带，环保可回收，采用即时缠绕即时加热固化工艺，大幅提高了生产效率，本发明制备的无内胆高压储气罐用于储存70兆帕以上氢气。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
26.实施例1本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）采用发泡聚苯乙烯制成内胆；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为300℃；（3）采用燃烧溶解法去除所述的内胆，具体的如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，在100℃下，加热35min，此时高分子材料熔化变形，与碳纤维单向带脱离，此时将其放入丙酮中，高分子材料在丙酮中溶解，取出后即为无内胆高压储气罐。
27.实施例2
本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）采用发泡聚苯乙烯制成内胆；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为400℃；（3）采用燃烧溶解法去除所述的内胆，具体的如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，在125℃下，加热30min，此时高分子材料熔化变形，与碳纤维单向带脱离，此时将其放入丙酮中，高分子材料在丙酮中溶解，取出后即为无内胆高压储气罐。。
28.实施例3本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）采用发泡聚苯乙烯制成内胆；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为500℃；（3）采用燃烧溶解法去除所述的内胆，具体的如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，在150℃下，加热25min，此时高分子材料熔化变形，与碳纤维单向带脱离，此时将其放入丙酮中，高分子材料在丙酮中溶解，取出后即为无内胆高压储气罐。
29.实施例4本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）采用3d打印制成的内胆，采用3d打印的砂芯内胆模型填充内胆体积，作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为300℃；（3）采用溶解法去除所述的内胆，具体如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，将其浸入丙酮中，3d打印的砂芯模内胆中的砂芯模胶水溶解在丙酮中，取出后即为无内胆高压储气罐。
30.实施例5本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）采用3d打印制成的内胆，采用3d打印的砂芯内胆模型填充内胆体积，作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的
强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为400℃；（3）采用溶解法去除所述的内胆，具体如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，将其浸入丙酮中，3d打印的砂芯模内胆中的砂芯模胶水溶解在丙酮中，取出后即为无内胆高压储气罐。
31.实施例6本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）采用3d打印制成的内胆，采用3d打印的砂芯内胆模型填充内胆体积，作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为500℃；（3）采用溶解法去除所述的内胆，具体如下：待碳纤维单向带缠绕完毕后，将其浸入丙酮中，3d打印的砂芯模内胆中的砂芯模胶水溶解在丙酮中，取出后即为无内胆高压储气罐。
32.实施例7本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）制作可骨架变形的内胆，可骨架变形的内胆为八爪支撑结构，所述的八爪支撑结构为工程塑料制成，本发明的八爪支撑结构作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为300℃；（3）将可骨架变形的内胆取出，八爪支撑结构可以缩小体积从储气罐的开口取出，得到所述的无内胆高压储气罐。
33.实施例8本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）制作可骨架变形的内胆，可骨架变形的内胆为八爪支撑结构，所述的八爪支撑结构为金属铁制成，本发明的八爪支撑结构作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为400℃；（3）将可骨架变形的内胆取出，八爪支撑结构可以缩小体积从储气罐的开口取出，
得到所述的无内胆高压储气罐。
34.实施例9本实施例的无内胆高压储气罐的制备方法，包括如下步骤：（1）制作可骨架变形的内胆，可骨架变形的内胆为八爪支撑结构，所述的八爪支撑结构为工程塑料制成，本发明的八爪支撑结构作为缠绕碳纤维单向带的骨架支撑；（2）在所述的内胆外表面涂覆一层丙烯酸合成树脂聚合物，以便于后续的碳纤维的脱模，涂覆完丙烯酸合成树脂聚合物后，再缠绕热塑性碳纤维单向带至达到设计要求的强度和厚度，本实施例的内胆外表面的热塑性碳纤维单向带的缠绕通过机器人编程的机械手采用正负45度缠绕，在缠绕的同时通过即时加热装置对碳纤维单向带进行连续加热固化，加热固化的温度为500℃；（3）将可骨架变形的内胆取出，八爪支撑结构可以缩小体积从储气罐的开口取出，得到所述的无内胆高压储气罐。
35.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。