CN104048157A - 用于制造用于燃料存储系统的带有衬垫和内袋的燃料存储罐的方法和设备 - Google Patents

用于制造用于燃料存储系统的带有衬垫和内袋的燃料存储罐的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造用于燃料存储系统的带有衬垫和内袋的燃料存储罐的方法和设备。具体地，一种制造用于存储各种加压流体的燃料电池系统的燃料存储罐的设备和方法，具有用于减少在各种温度和压力循环期间渗透泄漏的单独渗透特征。该燃料存储罐包括成形的衬垫以限定内腔，以及连接到衬垫的凸台，围绕衬垫和凸台的一部分形成的加强结构，被附连到第一固定部件并插入到衬垫的内腔中的渗透袋。该第一固定部件与凸台耦接并且第二固定部件装配到凸台相邻于第一固定部件以固定在渗透袋，衬垫和凸台之间的不透流体连接。

Description

用于制造用于燃料存储系统的带有衬垫和内袋的燃料存储罐的方法和设备
相关申请交叉引用
本申请要求2013年3月15提交的美国临时申请号61/789,589的权益。
技术领域
本发明总体涉及燃料存储系统，且更特别地涉及带有单层衬垫的燃料存储罐，该衬垫具有单独的渗透特征和功能以减少由于在用于存储加压流体的燃料存储罐内的温度和压力循环的变化引起的渗透泄漏。
背景技术
用于存储高压气态介质(如氢，压缩天然气，或空气)的压力容器通常可为多层，并包括内衬垫和外衬垫、至少一个接口(金属凸台)，以及支撑压力容器的细丝缠绕外壳。例如，该压力容器可结合到车辆中以供应氢到能够驱动车辆的质子交换膜(PEM)燃料电池组。存储在该容器中的氢可被加压到至少70MPa以提供符合消费者需求的车辆的行进范围。因此，在内衬垫和该至少一个凸台之间的足够密封是必要的，以阻碍气体介质的损失。
可通过任意常规工艺生产内衬垫，如旋转模制、吹塑成型、注模或热压成形。作为示例，WO1999/039896；WO2007/079971；DE19526154；以及WO1999/013263公开了包括内衬垫的压力容器，其每个通过引用全部并入本文。
压力容器可为多层，并包括至少内衬垫和外衬垫。内衬垫可由焊接在一起的多个组件形成。通过使用焊接工艺，限制了用于形成内衬垫的材料类型，并且可导致存储的流体渗透通过焊接的内衬垫的焊缝。此外，多层衬垫包括界面层，其可在模具的内衬垫的吹塑成型步骤期间形成的夹紧线上注射包覆成型，这可导致渗透泄漏的问题。
气态介质当进入和退出压力容器之一时穿过凸台。凸台通常配置有螺纹或其他连接设备之一以接收阀，传感器，耦合器，管道或其他装置。因此，凸台为压力容器提供了可靠的和通用的耦合点。
凸台通常包括带有纵向通道的圆柱形颈部，其在压力容器和容器外环境之间提供流体连接。纵向轴线在该颈部内被限定为基本平行于其开口端之间通道的方向。在某些设计中，凸缘被固定到该颈部的一端。比压力容器孔口大的凸缘被固定到压力容器的衬垫以阻碍凸台和衬垫之间的相对运动。
如压合接头和O形环的密封元件可设置在凸台和塑料内衬垫之间以阻碍气体介质的无意损失。多件式凸台设计，多个密封元件，或通过凸台对衬垫的压缩可用于在塑料内衬垫和凸台之间形成密封。压力容器的多件式凸台设计包括塑料内衬垫，其中在凸台和衬垫之间设置有密封件。除了需要复杂的装配过程，多件式凸台设计不调节由重复的热循环和压力循环所引起的施加在密封件上的波动力。
该压力容器可同样包括用细丝缠绕工艺形成的缠绕外壳。在缠绕工艺后，缠绕外壳连接到衬垫并在使其受到高压温度载荷的高压釜内固化。通常，用于满足渗透要求的材料不适于提供适当的外表面以最大化复合缠绕的性能。同样，通常用于在容器衬垫上产生平顺外表面的材料对于存储在压力容器内的特定流体不会提供适合的渗透性。
本领域已知的压力容器不调节由重复的热循环和压力循环所引起的施加在衬垫和凸台之间形成的密封上的波动力。当压力容器受到高压并且容器内流体的温度导致内衬垫增加尺寸到扩展状态，增加了由密封件在凸台和衬垫上施加的力。相反地，当压力容器受到低压并且容器内流体的温度导致内衬垫从扩张状态收缩尺寸，减少了由密封件在凸台和衬垫上施加的力。由于通过密封件和所形成衬垫的渗透泄漏，这种灵活特性对于汽车制造商来说是持续问题。
尽管这种压力容器对于其预期目的工作良好，但是本发明人已经确定，存在开发一种压力容器以及一种制造该压力容器的方法的需求，该压力容器具有不同尺寸的单层衬垫设计，具有在细丝缠绕和缠绕外壳、衬垫和凸台的固化过程后增加的单独的渗透特性和功能。这种需求将避免由于在衬垫和凸台之间形成的密封上所施加的力引起的渗透泄漏；避免了由于在用于存储各种加压流体的压力容器内的各种温度和压力循环引起的与多层衬垫相关的夹紧线渗透泄漏。这种需求将允许压力容器的制造更容易，在较短时间内完成并降低成本。
发明内容
在上述背景下，本发明涉及燃料存储罐以及制造燃料电池系统的燃料存储罐的方法，其中，该燃料存储罐和方法提供了一种带有不同尺寸的单层衬垫的设计，包括在细丝缠绕和缠绕外壳、衬垫和凸台的固化过程后增加的单独的渗透特性和功能，并且避免与多层衬垫相关的夹紧线渗透泄漏，使得在用于存储各种加压流体的燃料存储罐内的不同温度和压力循环期间减少了渗透泄漏。
在一个实施例中，一种制造用于燃料电池系统的氢存储罐的方法可包括形成大体轴对称衬垫以限定氢存储罐的内腔，以及将至少一个凸台连接到在该衬垫的至少一端中形成的开口，以及围绕衬垫和该至少一个凸台的至少一部分形成加强结构。将渗透袋附连到第一固定部件，将渗透袋插入到内腔，将第一固定部件与该至少一个凸台耦接，以及将第二固定部件装配到与至少一个凸台相邻于第一固定部件以固定在渗透袋、衬垫和该至少一个凸台之间的连接。
在另一实施例中，一种制造用于燃料电池系统的燃料存储罐的方法，使得燃料存储罐的成形部分可包括限定内腔的单层衬垫，在衬垫的开口中形成的至少一个凸台以及围绕衬垫和该至少一个凸台的至少一部分形成的加强结构。该方法可包括将渗透袋附连到第一固定部件，将渗透袋插入到内腔，将第一固定部件与该至少一个凸台耦接，以及将第二固定部件装配到至少一个凸台相邻于第一固定部件以固定在渗透袋和燃料存储罐之间的连接。
在又一实施例中，用于燃料电池系统的氢存储罐可包括被成形以限定氢存储罐的内腔的大体轴对称衬垫，连接到在衬垫的至少一端中形成的开口的至少一个凸台，以及围绕衬垫和该至少一个凸台的至少一部分形成的加强结构。渗透袋被附连到第一固定部件，其中渗透袋插入到内腔。第一固定部件与至少一个凸台耦接并且第二固定部件被装配到至少一个凸台相邻于第一固定部件以固定在渗透袋、衬垫和所述至少一个凸台之间的连接。
本申请还提供以下解决方案：
1.一种制造燃料电池系统的氢存储罐的方法，所述方法包括：
形成大体轴对称衬垫以限定所述氢存储罐的内腔；
将至少一个凸台连接到在所述衬垫的至少一端内中形成的开口；
围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分形成加强结构；
将渗透袋附连到第一固定部件；
将所述渗透袋插入到所述内腔；
将所述第一固定部件与所述至少一个凸台耦接，以及
将第二固定部件装配到所述至少一个凸台相邻于所述第一固定部件以固定在所述渗透袋、所述衬垫和所述至少一个凸台之间的连接。
2.根据解决方案1的方法，其特征在于，所述衬垫限定出单层衬垫。
3.根据解决方案1的方法，其特征在于，所述至少一个凸台包括第一组件和第二组件，使得所述第二组件适于接收所述第一固定部件和所述第二固定部件。
4.根据解决方案1的方法，其特征在于，所述连接所述加强结构包括围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分细丝缠绕所述加强结构。
5.根据解决方案1的方法，其特征在于，使用具有内层和外层的连续薄片挤压平坦或管状膜工艺制造所述渗透袋。
6.根据解决方案5的方法，其特征在于，所述内层包括具有在约0.012至0.015毫米之间的厚度的铝复合平坦膜材料，以及外层包括高密度聚乙烯，使得所述内层和所述外层的厚度为至少约0.1毫米。
7.根据解决方案5的方法，其特征在于，所述内层包括具有在约0.00005毫米之间的厚度的铝涂层环烯烃共聚物管状膜薄片材料，以及外层包括高密度聚乙烯或聚乙烯，使得所述内层和所述外层的厚度在约0.013至0.03毫米之间。
8.根据解决方案5的方法，其特征在于，所述内层包括具有在约0.00004至0.00009毫米之间厚度的涂敷有一氧化硅的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺平坦薄膜薄片材料，以及所述外层包括可密封的聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，使得所述内层和外层的厚度在约0.012至0.075毫米之间。
9.根据解决方案1的方法，其特征在于，所述第一固定部件包括O形环以及所述第二固定部件包括套筒，所述套筒包括用于与所述至少一个凸台配合接合的螺纹。
10.根据解决方案1的方法，其特征在于，所述第一固定部件禁止所述渗透袋的旋转运动，而所述第二固定部件配合附接到所述至少一个凸台。
11.一种制造燃料电池系统的燃料存储罐的方法，使得所述燃料存储罐的所成形的部分包括限定内腔的单层衬垫，在所述衬垫的开口中形成的至少一个凸台，以及围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分形成的加强结构，所述方法包括：
将渗透袋附连到第一固定部件；
将所述渗透袋插入到所述内腔；
将所述第一固定部件与所述至少一个凸台耦接，以及
将第二固定部件装配到所述至少一个凸台相邻于所述第一固定部件以固定在所述渗透袋和所述燃料存储罐之间的连接。
12.根据解决方案11的方法，其特征在于，还包括用压缩天然气或氢填充所述燃料存储罐。
13.根据解决方案11的方法，其特征在于，使用具有内层和外层的连续薄片挤压平坦或管状膜工艺制造所述渗透袋。
14.根据解决方案11的方法，其特征在于，所述第一固定部件包括O形环以及所述第二固定部件包括套筒，所述套筒包括用于装配到所述至少一个凸台的螺纹。
15.根据解决方案11的方法，其特征在于，所述第一固定部件禁止所述渗透袋的旋转运动，而所述第二固定部件配合附接到所述至少一个凸台。
16.一种用于燃料电池系统的氢存储罐，所述氢存储罐包括：
大体轴对称衬垫，其成形为限定所述氢存储罐的内腔；
至少一个凸台，其连接到在所述衬垫的至少一端中形成的开口；
加强结构，其围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分形成；
渗透袋，其被附连到所述第一固定部件，其中，所述渗透袋插入到所述内腔，所述第一固定部件与所述至少一个凸台耦接，以及第二固定部件被装配到所述至少一个凸台相邻于所述第一固定部件以固定在所述渗透袋、所述衬垫和所述至少一个凸台之间的连接。
17.根据解决方案16的氢存储罐，其特征在于，所述衬垫限定出单层衬垫。
18.根据解决方案16的氢存储罐，其特征在于，使用具有内层和外层的连续薄片挤压平坦或管状膜工艺制造所述渗透袋。
19.根据解决方案16的氢存储罐，其特征在于，所述第一固定部件包括O形环以及所述第二固定部件包括套筒，所述套筒包括用于与所述至少一个凸台配合接合的螺纹。
20.根据解决方案16的氢存储罐，其特征在于，所述第一固定部件禁止所述渗透袋的旋转运动，而所述第二固定部件配合附接到所述至少一个凸台。
参照以下描述和附加权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。
附图说明
尽管本说明书通过特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求做出结论，但是相信从结合附图的以下描述中将更好地理解本发明，其中：
图1A为在根据本发明一方面的燃料存储罐内的凸台区域的局部透视图；
图1B为根据本发明另一方面的燃料存储罐内的凸台区域的局部剖视图；
图2为图1A的燃料存储罐的凸台区域的分解局部剖视图；
图3A为在对其中设置有待被存储流体的渗透袋加压之前，图1A所示的燃料存储罐的剖视图；以及
图3B为带有处于加压状态的渗透袋的图3A的燃料存储罐的剖视图。
具体实施方式
现在将偶尔参考特定实施例来描述本发明的特征和优点。然而，本发明可以不同的形式实施，并且不应视为被限制到本文所述的实施例。相反，提供这些实施例以便本发明将是全面和完整的，并对于本领域技术人员充分地传达本发明的范围。
本发明提供了用于制造具有不同尺寸的燃料存储罐的设备和方法以提供具有在细丝缠绕和固化工艺之后添加的单独渗透特征和功能的单层衬垫，并避免与多层衬垫相关的夹紧线渗透泄漏，使得通过减少用于存储各种加压流体的燃料存储罐内的渗透泄漏来确保温度和压力范围。因此新设计消除了与燃料存储罐内渗透泄漏相关的当前问题，减少了在不同温度和压力循环下的气体介质的损失并允许燃料存储罐的制造更容易，在较短时间内完成以及减少制造成本。
在本文中各种实施例中描述的加压流体可为任意流体，例如如氢气、压缩天然气以及氧气的气体、液体、以及液体和气体。
现在参考附图，图1A为燃料存储罐10内凸台区域30的局部透视图。其中，燃料存储罐10形成为适于用本文所述的以下元件保持加压流体(未示出)的中空罐。
图1A示出了通常被称为分隔凸台的具有第一组件32和第二组件34的凸台30。凸台30的第一组件32和第二组件34通过本领域已知的工艺连接到衬垫20的一部分上，例如，颈部23和肩部25，使得第一组件32耦合到在吹塑成型领域中已知的吹杆(未示出)。此外，在第一组件32的肩部36周围引导衬垫20的型坯(未示出)。因此，本领域已知的吹塑工具围绕型坯关闭并且围绕第一组件32的颈部38和肩部36的圆周“箍缩”或固定型坯。第一组件32的肩部36包括突出部39，该突出部39接合衬垫20以最小化衬垫20的径向伸长和运动。此后，吹杆引入空气到型坯内，从而使型坯扩展进入衬垫20以限定内腔22和开口24。在衬垫20具有期望形式后，吹塑工具释放衬垫20并且型坯的任何废料通过吹塑成型领域的普通技术人员已知的切割工艺移除。因此，通过减少渗透泄漏而不使用将多个组件焊接在一起的工艺或使用可在吹塑成型步骤期间形成的夹紧线上注塑包覆成型的多层，单层衬垫20提供了在燃料存储罐10内确保的温度和压力范围。其他工艺如旋转模制、注模或热压成形可用于形成衬垫20。
如本领域已知的，包括第二组件34的凸台30与第一组件32接合以在其间固定衬垫20。通过螺纹连接(未示出)将组件32，34螺接在一起，第二组件34固定到第一组件32。在本领域已知的某些实施例中，紧固装置接合第一组件32以最小化第一组件32的转动运动，同时第二组件34螺纹连接到第一组件32(未示出)。
凸台30的第一组件32和第二组件34配合以形成对衬垫20的基本不透流体密封。凸台30可具有任意尺寸和直径，如适于与固定核心，螺纹套筒，喷嘴，阀，仪表，管，热压力释放装置(TPRD)及引导和控制流体的类似固定工具耦合的尺寸和直径。在一些实施例中，本领域已知的其他密封元件可设置在凸台30和衬垫20之间以阻碍气体介质的无意损失。
加强结构40可围绕衬垫20和凸台30的至少一部分形成。加强结构40为用本领域已知的细丝缠绕工艺，旋转模制工艺和固化工艺所形成的缠绕外壳。在一种形式中，加强结构40可由碳化纤维、玻璃纤维、复合纤维以及具有树脂涂层的纤维之一所形成。需要理解的是，用于形成该加强结构40的材料可基于用于将加强结构40附连到衬垫20的工艺以及燃料存储罐10的使用来选择。也要理解的是，衬垫20、凸台30和加强结构40可具有由成型工艺所确定的任意形状和尺寸。燃料电池系统的燃料存储罐10需要能承受从至少约20到70MPa的高内部压力的加强结构40。
衬垫20为具有基本圆柱形轴对称形状的单层衬垫；然而，衬垫20可根据需要具有任意形状。衬垫20可由热塑性塑料制成，如聚甲醛(POM)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物/聚碳酸酯(ABS/PC)，或聚酰胺(PA)。衬垫20也可由任何可模制材料制成，如热塑性弹性体或热固性塑料等。衬垫20具有至少两个功能，以为加压流体提供屏障，以及在缠绕过程中为加强结构40提供心轴。
包括渗透袋50的第二单独或分隔的渗透层在衬垫20、凸台30和加强结构40外侧制造。渗透袋50通过夹紧或焊接渗透袋50被附连到第一固定部件52的底面53并接合在材料接头接合表面58内。一旦渗透袋50附连到第一固定部件52，渗透袋50通过由衬垫20形成的开口24插入到内腔22内，从而允许第一固定部件52的底面53座置在第二组件34的顶面间隙37上，使得第一固定部件52的顶面55位于在第二组件34的内表面35上形成的螺旋螺纹或槽下。以这种方式，渗透袋50被挤压、按压或钳位在第一固定部件52的材料接头接合表面58内并同时到第二组件34的顶面间隙37。第一固定部件52的使用消除了不平坦密封表面或织物效应，从而避免了燃料存储罐10内的渗透泄漏。具有在外表面56，底面57和顶面59上形成的基本螺旋螺纹或槽的第二固定部件54配合地与在第二组件34的内表面35上形成的基本螺旋螺纹或槽接合，使得第二固定部件54的底面57邻接第一固定部件52的顶面55以确保与附接有渗透袋50的第一固定部件52和凸台30的第二组件34的顶面间隙37的紧密或固定连接，以及第二固定部件54到凸台30的第二组件34。由于燃料存储罐10受到燃料存储罐10内流体(未示出)的高压力和温度，渗透袋50在图1A中以扩展的放大状态示出，渗透袋50不粘附到衬垫20的内壁21，渗透袋50扩展成衬垫20的内壁21的形状。替代地，以下结合图3B示出和描述的另一实施例，由于燃料存储罐10受到燃料存储罐10内流体(未示出)的低压力和温度，渗透袋50可处于收缩的卷曲状态，松散地放置在衬垫20的内腔22内。同样，当燃料存储罐10内的流体受到高压力和温度时，衬垫20的尺寸将增加到扩展状态。相反，当燃料存储罐10内的流体受到低压力和温度时，衬垫20将从扩展状态收缩尺寸。
第一固定部件52可包括固定核心，例如但不限于O形环。第二固定部件54可包括具有在外表面56上形成的基本螺旋螺纹或槽的套筒。第一固定部件52和第二固定部件54由塑料或具有所需属性的其他常规材料形成。第二固定部件54，其可具有任意尺寸和直径，如适于与喷嘴，阀、仪表，管，TPRD及引导和控制流体的类似固定工具耦合的尺寸和直径。第一固定部件52禁止渗透袋50的旋转运动而第二固定部件54配合地附接到第二组件34。
使用具有内层和外层的连续薄片挤压的平坦或管状膜工艺制造渗透袋50。在一个实施例中，渗透袋50的内层包括具有在至少0.012至0.015毫米厚度的铝复合平坦膜材料，以及渗透袋50的外层包括高密度聚乙烯，使得渗透袋50，内层和外层的厚度为至少约0.1毫米。在进一步实施例中，渗透袋50的内层包括具有在至少0.00005毫米厚度的铝涂层环烯烃共聚物管状膜薄片材料，以及渗透袋50的外层包括高密度聚乙烯或聚乙烯，使得渗透袋50，内层和外层的厚度在约0.013至0.03毫米之间。在又一实施例中，渗透袋50的内层包括具有至少0.00004至0.00009毫米厚度的涂敷有一氧化硅的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺平坦薄膜薄片材料，以及渗透袋50的外层包括可密封的聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，使得渗透袋50，内层和外层的厚度在约0.012至0.075毫米之间。
具有单独第二渗透层的渗透袋50被制造并在加强结构40，衬垫20和凸台30的细丝缠绕和固化过程后插入，用于消除渗透袋50在高温和压力应力期间的渗透退化并允许燃料存储罐10的制造简单，在较短时间内完成以及减少制造成本。
由于渗透袋50受到各种压力和温度循环，渗透袋50被制造成长于衬垫20以确保循环持久性。例如，渗透袋50可为至少约900毫米并且衬垫20可为至少约840毫米。在优选的实施例中，燃料存储罐10为长而细的设计，例如具有在约560毫米到870毫米之间的长度。也为了与燃料存储罐10的长度作比较，凸台30的第二组件34和开口24的宽度可为约5至6英寸之间并且衬垫20的外宽度可为约9到10英寸之间。燃料存储罐10尺寸的优点是圆度公差，带有更大直径的衬垫通过较低脱模温度减少公差，从而导致更长的作用温度和压力循环。同时，渗透袋50的剖面取决于衬垫20的尺寸，其已被发现对于第一和第二固定部件52，54到凸台30的装配工艺特别重要。
在另一实施例(未示出)中，渗透袋50通过夹紧或焊接渗透袋50附连到第一固定部件52的底面53并接合在材料接头接合表面58内。具有材料接头接合表面58a，顶面55a和底面53a(未示出)的另一第一固定部件52a被附接到第一固定部件52，使得该第一固定部件52a的底面53a可通过焊接工艺连接到在第一固定部件52，52a的材料管接头接合表面58，58a内固定渗透袋50的第一固定部件52的底面53。一旦渗透袋50附连到第一固定部件52，52a，渗透袋50通过由衬垫20形成的开口24插入到内腔22，因此允许第一固定部件52a的顶面55a邻接第二组件34的顶面间隙37并且第一固定部件52的顶面55位于在第二组件34的内表面35上形成的螺旋螺纹或槽以下。第一固定部件52，52a的使用消除了不平坦密封表面或织物效应，从而避免了燃料存储罐10内的渗透泄漏。具有在外表面56，底面57和顶面59上形成的基本螺旋螺纹或槽的第二固定部件54配合地与在第二组件34的内表面35上形成的基本螺旋螺纹或槽接合，使得第二固定部件54的底面57邻接第一固定部件52的顶面55以确保与附接有渗透袋50的第一固定部件52，52a的紧密或固定连接，以及第二固定部件54到凸台30的第二组件34。由于燃料存储罐10受到燃料存储罐10内流体(未示出)的高压力和温度，渗透袋50可处于扩展的放大状态，渗透袋50不粘附到衬垫20的内壁21，渗透袋50扩展到衬垫20的内壁21的形状。替代地，由于燃料存储罐10受到燃料存储罐10内流体(未示出)的低压力和温度，渗透袋50可处于收缩的卷曲状态，松散地放置在衬垫20的内腔22内。同样，当燃料存储罐10内的流体受到高压力和温度时，衬垫20的尺寸将增加到扩展状态。相反，当燃料存储罐10′内的流体受到低压力和温度时，衬垫20将从扩展状态收缩尺寸。
图1B示出了类似于图1A所示的本发明另一实施例。关于图1A的描述的类似结构的附图标记在图1B中用符号(′)重复。
图1B为燃料存储罐内10内凸台区域30′的局部剖视图。图1B描述了具有第二组件34′的凸台30′。凸台30′的第二组件34′通过本领域已知的工艺连接到衬垫20′，这样第二组件34′耦接到在吹塑成型领域已知的吹杆(未示出)。此外，衬垫20′的型坯(未示出)在第二组件34′的肩部31′的周围被引导。因此，本领域已知的吹塑工具在型坯周围关闭并将型坯箍缩或固定在第二组件34′的颈部33′和肩部31′的周围。第二组件34′接合衬垫20′的颈部23′和肩部25′以最小化衬垫20′的径向伸长和运动。此后，吹杆引入空气到型坯内，从而使型坯扩展进入衬垫20′以限定内腔22′和开口24′。在衬垫20′具有期望形式后，吹塑工具释放衬垫20′并通过吹塑成型领域的普通技术人员已知的切割工艺移除型坯的任意废料。因此，单层衬垫20′的使用确保了渗透泄漏被避免并且消除了可在吹塑成型步骤期间使用多层衬垫形成的夹紧线上注塑包覆成型的已知界面层。其他工艺如旋转模制、注模或热压成形可用于形成衬垫20′。因此衬垫20′在没有本领域已知的任何额外层的情况下形成。
第二组件34′的颈部33′的节段具有在内表面35′上形成的基本螺旋螺纹或槽。凸台30′的第二组件34′还包括顶面间隙37′和基本形成于其上并与衬垫20′的顶颈表面23a′相邻的底面间隙37a′，其可具有任意尺寸和直径，如适于与固定核心，螺纹套筒，喷嘴，阀，仪表，管，TPRD及引导和控制流体的类似固定工具耦合的尺寸和直径。
凸台30′的第二组件34′配合以形成对衬垫20′的基本不透流体密封。此外，具有第二组件34′的凸台30′提供了一种将各种装置和实用元件连接到第二组件34′和衬垫20′的手段。
包括渗透袋50′的第二单独或分隔的渗透层在衬垫20′，具有第二组件34′的凸台30′和加强结构40′外侧制造。渗透袋50′通过夹紧或焊接被附连到第一固定部件52′的底面53′并接合在材料接头接合表面58′内。一旦渗透袋50′附连到第一固定部件52′，渗透袋50′通过衬垫20′的开口24′插入到内腔22′内，从而允许第一固定部件52′的底面53′邻接第二组件34′的顶面间隙37′，以及第一固定部件52′的顶面55′座置于在第二组件34′的内表面35′上形成的螺旋螺纹或槽以下。以这种方式，渗透袋50′被挤压，按压或钳位在第一固定部件52′的材料接头接合表面58′内并同时到第二组件34′的顶面间隙37′，以及相邻于衬垫20′的顶颈表面23a′。第一固定部件52′的使用消除了不平坦密封表面或织物效应，从而避免了燃料存储罐10′内的渗透泄漏。具有在外表面56′，底面57′和顶面59′上形成的基本螺旋螺纹或槽的第二固定部件54′配合地与在第二组件34′的内表面35′上形成的基本螺旋螺纹或槽接合，使得第二固定部件54′的底面57′邻接第一固定部件52′的顶面55′以与具有附连有渗透袋50′的第一固定部件52′固定连接，以及第二固定部件54′到凸台30′的第二组件34′。由于燃料存储罐10′受到燃料存储罐10′内流体(未示出)的高压力和温度，渗透袋50′在图1B中以扩展的放大状态示出，渗透袋50′不粘附到衬垫20′的内壁21′，渗透袋50′扩展成衬垫20′的内壁21′的形状。替代地，未示出的另一实施例，由于燃料存储10′受到燃料存储罐10′内流体(未示出)的低压力和温度，渗透袋50′可处于收缩的卷曲状态，松散地放置在衬垫20′的内腔22′内。同样，当燃料存储罐10′内的流体受到高压力和温度时，衬垫20′的尺寸将增加到扩展状态。相反，当燃料存储罐10′内的流体受到低压力和温度时，衬垫20′将从扩展状态收缩尺寸。
在另一实施例(未示出)中，渗透袋50′通过夹紧或焊接被附连到第一固定部件52′的底面53′并接合在材料接头接合表面58′内。具有材料接头接合表面58a′，顶面55a′和底面53a′(未示出)的另一第一固定部件52a′被附接到第一固定部件52′，使得第一固定部件52a′的底面53a′可通过焊接工艺连接到在第一固定部件52′，52a′的材料接头接合表面58′，58a′内固定渗透袋50′的第一固定部件52′的底面53′。一旦渗透袋50′附连到第一固定部件52′，52a′，渗透袋50′通过衬垫20′的开口24′插入到内腔22′，因此允许第一固定部件52a′的顶面55a′邻接凸台30′的第二组件34′的顶面间隙37′，与衬垫20′的顶颈表面23a′相邻，使得第一固定部件52′的顶面55′位于在第二组件34′的内表面35′上形成的螺旋螺纹或槽以下。第一固定部件52′，52a′的使用消除了不平坦密封表面或织物效应，从而避免了燃料存储罐10′内的渗透泄漏。具有在外表面56′，底面57′和顶面59′上形成的基本螺旋螺纹或槽的第二固定部件54′配合地与在第二组件34′的内表面35′上形成的基本螺旋螺纹或槽接合。第二固定部件54′的底面57′邻接第一固定部件52′的顶面55′以确保与具有附接有渗透袋50′的第一固定部件52′和凸台30′的第二组件34′的顶面间隙37′的紧密或固定连接，以及第二固定部件54′到凸台30′的第二组件34′。由于燃料存储罐10′受到燃料存储罐10′内流体(未示出)的高压力和温度，渗透袋50′可处于扩展的放大状态，渗透袋50′不粘附到衬垫20′的内壁21′，渗透袋50′扩展到衬垫20′的内壁21′的形状。替代地，由于燃料存储罐10′受到燃料存储罐10′内流体(未示出)的低压力和温度，渗透袋50′可处于收缩的卷曲状态，松散地放置在衬垫20′的内腔22′内。同样，当燃料存储罐10′内的流体受到高压力和温度时，衬垫20′的尺寸将增加到扩展状态。相反，当燃料存储罐10′内的流体受到低压力和温度时，衬垫20′将从扩展状态收缩尺寸。
图2为图1A的燃料存储罐10的凸台区域30的分解局部剖视图；图2示出了第二固定部件54，第一固定部件52以及通常被称为分隔凸台的凸台30，该凸台具有第一组件32和第二组件34，加强结构40和衬垫20的一部分。
第一固定部件52具有底面53，顶面55和材料接头接合表面58。通过沿着底面53夹紧或焊接并在第一固定部件52的材料接头接合表面58内耦接，第一固定部件52能够附连在燃料存储罐10外制造的渗透袋50(未示出)。一旦渗透袋50(未示出)附连到第一固定部件52，渗透袋50(未示出)通过衬垫20的开口24插入到内腔22。第一固定部件52的底面53能够邻接第二组件34的顶面间隙37，使得第一固定部件52的顶面55位于在第二组件34的内表面35上形成的螺旋螺纹或槽以下。以这种方式，渗透袋50(未示出)被挤压，按压或钳位在第一固定部件52的材料接头接合表面58内并同时到第二组件34的顶面间隙37。第一固定部件52的使用消除了不平坦密封表面或织物效应，从而避免了燃料存储罐10内的渗透泄漏。具有在外表面56，底面57和顶面59上形成的基本螺旋螺纹或槽的第二固定部件54配合地与在第二组件34的内表面35上形成的基本螺旋螺纹或槽接合，使得第二固定部件54的底面57邻接第一固定部件52的顶面55以确保与具有附接有渗透袋50的第一固定部件52到顶面间隙37的紧密或固定连接，以及第二固定部件54到凸台30的第二组件34。
图3A示出了在对其中设置有待被存储的流体(未示出)的渗透袋50加压之前，图1A的燃料存储罐的剖视图。图3A示出和描述了图1A中的燃料存储罐10，使得，由于燃料存储罐10受到燃料存储罐10内流体(未示出)的低压力和温度，渗透袋50被示出处于收缩的卷曲状态，松散地放置在衬垫20的内腔22内。
在另一实施例(未示出)中，在该另一实施例中用双撇号(″)符号重复地使用关于图1A的描述的类似结构的附图标记。燃料存储罐10″包括限定内腔22″的衬垫20″，至少两个凸台30″，30a″，其具有被连接到在衬垫20″的每端上形成的开口24″，24a″的第一组件32″，32a″和第二组件34″，34a″，加强结构40″，该加强结构40″在具有第一组件32″、32a″和第二组件34″，34a″的凸台30″，30a″和衬垫20″的至少一部分周围连接。渗透袋50″在渗透袋50″的每端上附连到第一固定部件52″，52a″，并且渗透袋50″的一端插入到内腔22″内。第一固定部件52″与凸台30″的第二组件34″耦接并且第二固定部件54″装配到凸台30″的第二组件34″相邻于第一固定部件52″以固定在渗透袋50″，衬垫20″和凸台30″之间的连接。其次，被附连到第一固定部件52a″的渗透袋50″的另一端或相对端移动到凸台30″并且第一固定部件52a″与凸台30a″的第二组件34a″耦接。以与图1A描述和示出的相同方式，第二固定部件54a″然后装配到凸台30a″的第二组件34a″相邻于第一固定部件52a″以固定在渗透袋50″，衬垫20″和凸台30a″之间的连接。类似于图3A所示出和描述的实施例，由于燃料存储罐10″受到燃料存储罐10″内流体(未示出)的低压力和温度，渗透袋50″也处于收缩的卷曲状态，因此渗透袋50″不粘附到衬垫20″的壁。
图3B示出了渗透袋50处于加压状态的图3A的燃料存储罐10的剖视图。图3B示出和描述了图3A的燃料存储罐10，使得由于燃料存储罐10受到燃料存储罐10内流体(未示出)的高压力和温度，渗透袋50被示出处于扩展的放大状态，渗透袋50不粘附到衬垫20的壁21，仅扩展成衬垫20的内壁的形状。
在另一实施例(未示出)中，在该另一实施例中用三撇号(″′)符号重复地使用关于图1A的描述的类似结构的附图标记。燃料存储罐10″′包括限定内腔22″′的衬垫20″′，至少两个凸台30″′，30a″′，其具有被连接到在衬垫20″′的每端上形成的开口24″′，24a″′的第一组件32″，32a″和第二组件34″′，34a″′，加强结构40″′，该加强结构40″′在具有第一组件32″′、32a″′和第二组件34″′，34a″′的凸台30″′，30a″′和衬垫20″′的至少一部分周围连接。渗透袋50″′在渗透袋50″′的每端上附连到第一固定部件52″′，52a″′，并且渗透袋50″′的一端插入到衬垫20″′的内腔22″′内。第一固定部件52″′与凸台30″′的第二组件34″′耦接并且第二固定部件54″′装配到与凸台30″′的第二组件34″′相邻于第一固定部件52″′以固定在渗透袋50″′，衬垫20″′和凸台30″′之间的连接。其次，被附连到第一固定部件52a″′的渗透袋50″′的另一端或相对端移动到凸台30″′并且第一固定部件52a″′与凸台30a″′的第二组件34a″′耦接，并且以与图1A描述和示出的相同方式，第二固定部件54a″′装配到凸台30a″′的第二组件34a″′相邻于第一固定部件52a″′以固定在渗透袋50″′，衬垫20″′和凸台30a″′之间的连接。类似于图3B所示出和描述的实施例，由于燃料存储罐10″′受到燃料存储罐10″′内流体(未示出)的高压力和温度，渗透袋50″′也处于扩展的放大状态，因此渗透袋50″′不粘附到衬垫20″′的壁，仅扩展成衬垫20″′内壁的形状。
需要指出的是，像“优选地”，“一般地”和“通常地”的术语在本文中并不用于限制所要求保护公开内容的范围或暗示某些特征对所要求保护公开内容的结构或功能是关键的，必不可少的，或甚至重要的。相反，这些术语仅用于突出在本发明的具体实施例中可以使用或可以不使用的替代或额外的特征。同样，为了描述和限定本发明，需要指出的是，术语“设备”在本文中用于表示组件的组合和单独组件，无论组件是否与其他组件相结合。
出于描述和限定本发明的目的，需要指出的是，在本文中“基本上”用于表示可归因于任意定量比较，值，测量值或其他表示的固有不确定度。在本文中术语“基本上”还用来表示在不导致所讨论的主题的基本功能的变化的情况下定量表示可以与给定的参考有差异的程度。因此，它用于表示可归因于任意定量比较，值，测量值，或其他表示的固有不确定度，指的是虽然理论上预期显示精确对应或行为，但实际上可略微欠精确地实施的元件或特征的布置。
除非另有限定，本文使用的所有技术和科学术语具有本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在本说明书中所使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制。如在本说明书和附属权利要求所使用的，单数形式“一个”，“一种”和“该”旨在包括复数形式，除非上下文清楚地相反表示。
虽然已经详细地并通过参考其具体实施例描述了本公开，但是将明显的是，修改和变化是可能的，而不背离由附加权利要求所限定的本公开范围。更具体地，尽管本公开的某些方面在本文中被确认为优选的或特别有利的，但可预期的是，本公开不必被限制到本公开的这些优选方面。

Claims (10)

1.一种制造用于燃料电池系统的氢存储罐的方法，所述方法包括：
形成大体轴对称衬垫以限定所述氢存储罐的内腔；
将至少一个凸台连接到在所述衬垫的至少一端内中形成的开口；
围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分形成加强结构；
将渗透袋附连到第一固定部件；
将所述渗透袋插入到所述内腔；
将所述第一固定部件与所述至少一个凸台耦接，以及
将第二固定部件装配到所述至少一个凸台相邻于所述第一固定部件以固定在所述渗透袋、所述衬垫和所述至少一个凸台之间的连接。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述衬垫限定出单层衬垫。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述至少一个凸台包括第一组件和第二组件，使得所述第二组件适于接收所述第一固定部件和所述第二固定部件。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述连接所述加强结构包括围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分细丝缠绕所述加强结构。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用具有内层和外层的连续薄片挤压平坦或管状膜工艺制造所述渗透袋。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述内层包括具有在约0.012至0.015毫米之间的厚度的铝复合平坦膜材料，以及外层包括高密度聚乙烯，使得所述内层和所述外层的厚度为至少约0.1毫米。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述内层包括具有在约0.00005毫米之间的厚度的铝涂层环烯烃共聚物管状膜薄片材料，以及外层包括高密度聚乙烯或聚乙烯，使得所述内层和所述外层的厚度在约0.013至0.03毫米之间。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述内层包括具有在约0.00004至0.00009毫米之间厚度的涂敷有一氧化硅的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺平坦薄膜薄片材料，以及所述外层包括可密封的聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，使得所述内层和外层的厚度在约0.012至0.075毫米之间。
9.一种制造用于燃料电池系统的燃料存储罐的方法，使得所述燃料存储罐的所成形的部分包括限定内腔的单层衬垫，在所述衬垫的开口中形成的至少一个凸台，以及围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分形成的加强结构，所述方法包括：
将渗透袋附连到第一固定部件；
将所述渗透袋插入到所述内腔；
将所述第一固定部件与所述至少一个凸台耦接，以及
将第二固定部件装配到所述至少一个凸台相邻于所述第一固定部件以固定在所述渗透袋和所述燃料存储罐之间的连接。
10.一种用于燃料电池系统的氢存储罐，所述氢存储罐包括：
大体轴对称衬垫，其成形为限定所述氢存储罐的内腔；
至少一个凸台，其连接到在所述衬垫的至少一端中形成的开口；
加强结构，其围绕所述衬垫和所述至少一个凸台的至少一部分形成；
渗透袋，其被附连到所述第一固定部件，其中，所述渗透袋插入到所述内腔，所述第一固定部件与所述至少一个凸台耦接，以及第二固定部件被装配到所述至少一个凸台相邻于所述第一固定部件以固定在所述渗透袋、所述衬垫和所述至少一个凸台之间的连接。
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