专利名称：加压储氢罐的防渗透的制作方法
技术领域：
0001本发明总体上涉及的领域包括用于储存加压气体例如氢
气的储存容器及其制造方法。
背景技术：
0002氩气通常用于工业用途，例如燃料电池。用于这种用途 的氢气会储存在加压储存容器中。用于压缩气体的储存容器必须具有 机械稳定性和完整性，从而使这个容器不会由于其内部的压力而破裂 或爆裂。对于燃料电池汽车，通常希望将氢气容器做成轻量型的，从 而不会很大地影响汽车的重量规格。已经知道，在汽车上使用4型压缩 气体罐来储存压缩氢气。4型罐包括由合成材料制成的外结构层和塑料 衬套。该外层针对包含在其中的压力提供罐的结构完整性，该塑料衬 套提供不透气的容器以密封其中的气体。该塑料衬套具有约390mm的 中径，约10mm的厚度，约700mm的长度，约2.7g/cmS的密度以及约8.5kg 的重量。氢气穿越该衬套的渗透速率与村套的厚度成反比。但是，厚 的村套减小了容器的容量。
发明内容
0003
一个实施例包括一种产品，该产品包括具有内表面和外 表面的加压气体储存容器壳体、在该加压气体储存容器的内表面上的 衬套层、以及在该衬套层上的防渗透层。
0004从本文提供的详细描述可以明显得到本发明的其它示例 性实施例。应当明白，这个详细描述和特定例子尽管公开了本发明的 示例性实施例，但只是用作说明的目的，并不意图限制本发明的范围。
0005通过详细描述和附图可以更完整地理解本发明的示例性 实施例，其中
0006图1是依据本发明的 一 个实施例的高压气体储存容器的局部剖视图。
0007
0008
0009
图2A示出了依据本发明的一个实施例的方法。 图2B示出了依据本发明的一个实施例的方法。 图2C示出了依据本发明的一个实施例的方法。
具体实施例方式
0010下列描述本质上只是示例性的，并且不用于限制本发明、 应用或用途。
0011图1是依据本发明的一个实施例的加压气体储存容器10的 局部剖视图。储存容器10可由本领域技术人员公知的多种结构配置中 的任何一种的阀关闭。储存容器10包括容器壳体12。容器壳体12具有 内表面14和外表面16。在一个实施例中，容器壳体12可以是合成材料， 例如但不限于碳纤维、玻璃纤维或复合纤维基体。容器10的内部适于 容纳加压气体，例如氩气。在一个实施例中，加压氢气在燃料电池中 被消耗。在其它实施例中，为了各种用途，储存容器10适于容纳其它 力口压气体。0012仍然参照图l，衬套层18覆在容器壳体12的内表面14上。 在一个实施例中，容器壳体12可巻绕着衬套层18。在一个实施例中， 村套层18可巻绕着容器壳体12。在一个实施例中，衬套层18可以是合 成材料。在一个实施例中，衬套层18可以是塑料。在一个实施例中， 村套层18可以是廉价塑料。衬套层18具有第一表面20和第二表面22。 第一表面20可与容器壳体12的内表面14相接触。在一个实施例中，衬 套层具有约l至约20mm的厚度。在另一实施例中，衬套层具有约3至约 12mm的厚度。在一个实施例中，衬套层18可为储存容器10提供支撑框 架。在图l所示的一个实施例中，衬套层18可不与储存容器10中的储存 气体相接触。在一个实施例中，衬套层18包括，但不限于，聚合材料， 例如，高密度聚乙烯。在各种实施例中，村套层18能够承受宽范围的 工作温度、压力以及加压气体浓度。
0013在一个实施例中，防渗透层24覆在衬套层18上。在一个 实施例中，防渗透层24可以描述成在衬套层18上的涂层。在一个实施 例中，衬套层18可以是防渗透层24的韧性支撑结构或平台，同时，防 渗透层24阻止或减少了气体从储存容器10的渗出。防渗透层24具有第一表面26和第二表面28。在图l所示的一个实施例中，第一表面26可与 衬套层18的第二表面22相接触。防渗透层24可适应储存容器10中的各 种工作温度、压力等的机械要求。
0014在一个实施例中，防渗透层24可以是玻璃、Si02、氧化钛、 非晶质氢化的类金刚石碳(DLC)、元素周期表的第4至8族的金属或元 素周期表的第4至8族的金属的组合物中的一种。在一个实施例中，防 渗透层具有约10nm至约5iam的厚度。在另一实施例中，防渗透层具有 约100nm至约1 jli m的厚度。防渗透层24阻止加压气体从容器内部渗出。 防渗透层24可适应各种机械要求，例如温度和压力，从而阻止加压气 体从容器内部渗出。
0015在一个实施例中，衬套层18和防渗透层24的组合厚度可 小于加压气体储存容器中的常规衬套的厚度。容器IO的储存容量可大 于常规的加压气体储存容器的容量。
0016在图2A-C中，示出了制造储存容器10的各种方法的流程 图。参照图2A,在一个实施例中，准备衬套层18。然后，在衬套层18 的第二表面22上设置防渗透层24。在一个实施例中，使用沉积技术例 如但不限于化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积或物理气相沉积， 在衬套层18的第二表面22上形成防渗透层24。然后，在衬套层18的第 一表面20上设置容器壳体12。
0017根据图2B所示的另一实施例，准备村套层18。然后，在 衬套层18的第一表面20上设置容器壳体12。在一个实施例中，可以自 动或手动巻绕方式使容器壳体12巻绕着衬套层18。然后，在衬套层18 的第二表面22上设置防渗透层24。如上所述，可使用沉积技术形成防 渗透层24。
0018根据图2C所示的另一实施例，准备容器壳体12。然后， 在容器壳体12的内表面14上设置衬套层18。在一个实施例中，可以自 动或手动巻绕方式使衬套层18巻绕着容器壳体12。然后，在衬套层18 的第二表面22上设置防渗透层24。如上所述，可使用沉积技术形成防 渗透层24。
0019在一个实施例中，储存容器1可0安装在燃料电池汽车(未 示出)中。气态加压氢可储存在储存容器10中。从容器内部向燃料电 池组(未示出)分配加压氢，在燃料电池组中，氩用作燃料，为燃料电池汽车产生电能。
0020本发明的上述实施例本质上只是示例性的，并且由此, 其变形并不看作是背离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种产品，包括具有内表面和外表面的加压气体储存容器壳体；在该加压气体储存容器的内表面上的衬套层；以及在该衬套层上的防渗透层。
2. 如权利要求l所述的产品，其中，该加压气体储存容器壳体包 括复合纤维基体。
3. 如权利要求l所述的产品，其中，该加压气体储存容器壳体包 括玻璃纤维。
4. 如权利要求l所述的产品，其中，该加压气体储存容器壳体包 括碳纤维。
5. 如权利要求l所述的产品，其中，该衬套层包括塑料。
6. 如权利要求l所述的产品，其中，该防渗透层包括Si02、非晶 质氢化的类金刚石碳DLC、元素周期表的第4至8族的金属或元素周期 表的第4至8族的金属的组合物中的一种。
7. 如权利要求l所述的产品，其中，该衬套层具有约l至约20mm 的厚度。
8. 如权利要求l所述的产品，其中，该衬套层具有约3至约12mm 的厚度。
9. 如权利要求l所述的产品，其中，该防渗透层具有约10nm至约 5mhi的厚度。
10. 如权利要求l所述的产品，其中，该防渗透层具有约100nm至 约l pm的厚度。
11. 一种方法，包括准备具有内表面和外表面的加压气体储存容器壳体； 在该加压气体储存容器的内表面上设置衬套层；以及 在该衬套层上设置防渗透层。
12. 如权利要求ll所述的方法，其中，设置防渗透层包含化学气相 沉积、等离子增强化学气相沉积或物理气相沉积中的 一者。
13. 如权利要求ll所述的方法，其中，设置衬套层包括在该加压气 体储存容器的内表面上自动巻绕或手动巻绕中的一者。
14. 如权利要求ll所述的方法，其中，该加压气体储存容器壳体包括复合纤维基体。
15. 如权利要求ll所述的方法，其中，该加压气体储存容器壳体包 括玻璃纤维。
16. 如权利要求ll所述的方法，其中，该加压气体储存容器壳体包 括碳纤维。
17. 如权利要求ll所述的方法，其中，该衬套层包括塑料。
18. 如权利要求ll所述的方法，其中，该防渗透层包括Si02、非晶 质氢化的类金刚石碳DLC、元素周期表的第4至8族的金属或元素周期 表的第4至8族的金属的组合物中的一种。
19. 如权利要求ll所述的方法，其中，该衬套层具有约l至约20mm 的厚度。
20. 如权利要求ll所述的方法，其中，该衬套层具有约3至约12mm 的厚度。
21. 如权利要求ll所述的方法，其中，该防渗透层具有约10nm至 约5ium的厚度。
22. 如权利要求ll所述的方法，其中，该防渗透层具有约100nm至 约l jum的厚度。
全文摘要
本发明涉及加压储氢罐的防渗透。本发明的一个实施例包括一种产品，该产品包括具有内表面和外表面的加压气体储存容器壳体、在该加压气体储存容器的内表面上的衬套层以及在该衬套层上的防渗透层。
文档编号F17C1/04GK101672422SQ20091017437
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月12日
发明者A·弗勒恩利希, H·埃特尔, T·米奇勒, T·罗威尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司