DE102020126886A1

DE102020126886A1 - Wasserstoffspeichertank mit einer nanoporösen entlüftungsschicht

Info

Publication number: DE102020126886A1
Application number: DE102020126886.6A
Authority: DE
Inventors: Matthew Beckner; James R. Salvador; Anne M. DAILLY
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-05-06
Also published as: CN112780941A; CN112780941B; US11299036B2; US20210129662A1

Abstract

Es ist ein Speichertank für ein Gas vorgesehen. Der Speichertank umfasst eine Auskleidung, die eine Innenkammer definiert; einen mit der Auskleidung gekoppelten Ansatz; eine Zwischenschicht, die einen Teil des Ansatzes und der Auskleidung bedeckt, wobei die Zwischenschicht nicht pyrolysiert ist und ein ineinandergreifendes Gewebe und Poren umfasst, die einen Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser eines Wasserstoffmoleküls und kleiner oder gleich ungefähr 2 nm ist; und eine Außenhülle, die einen kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, wobei die Außenhülle die Zwischenschicht mit Ausnahme eines Zwischenschichtendes, das mit dem Ansatz in Kontakt steht, bedeckt, so dass das Zwischenschichtende einen Zwischenschichtring definiert, der gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegt. Der Speichertank ist so ausgelegt, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem freiliegenden Zwischenschichtring herausleitet. Verfahren zur Herstellung des Speichertanks sind ebenfalls vorgesehen.

Description

Einleitung
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge erzeugen mechanische Energie aus Wasserstoffgas, indem sie entweder Wasserstoffgas in einem Verbrennungsmotor verbrennen oder Wasserstoffgas mit Sauerstoff in einer Wasserstoffbrennstoffzelle reagieren lassen, die einen Elektromotor antreibt. Unabhängig davon, ob das wasserstoffbetriebene Fahrzeug Energie durch Verbrennung oder mit einer Brennstoffzelle erzeugt, muss das Wasserstoffgas in einem Speichertank gespeichert werden.
Speichertanks vom Typ IV für Wasserstoffgas umfassen eine innere Polymerauskleidung, die eine innere Speicherkammer und eine Außenhülle definiert. Bei einem vollen Speichertank drückt ein hoher Innendruck, der durch das Wasserstoffgas erzeugt wird, die Auskleidung auf eine solche Weise nach außen in Richtung der Außenhülle, dass der Druck die Auskleidung gegen die Außenhülle drückt. Nimmt der Druck aufgrund der Enttankung ab und weil Wasserstoffgasmoleküle (H2) sehr klein sind - mit einem Durchmesser von ungefähr 2,5 A (0,25 nm) -, können Wasserstoffmoleküle jedoch durch die Auskleidung diffundieren und zwischen der Auskleidung und der Außenhülle eingeschlossen werden. Diffundieren größere Mengen Wasserstoffgas durch die Auskleidung, entsteht zwischen der Auskleidung und der Außenhülle ein mit Wasserstoffgas gefüllter Raum, wodurch sich ein an den Raum angrenzender Teil der Auskleidung nach innen verzieht und durchbiegt. Daher sind modifizierte Speichertanks vom Typ IV, die eine Durchbiegung verhindern oder minimieren, die durch die Bildung von Gaseinschlüssen zwischen einer Auskleidung und einer Außenhülle entsteht, wünschenswert.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die gegenwärtige Technologie einen Speichertank für ein Gas vor, wobei der Speichertank Folgendes umfasst: eine Auskleidung mit einem ersten Endabschnitt, einem mittleren Körperabschnitt und einem zweiten Endabschnitt, der dem ersten Endabschnitt gegenüberliegt, wobei die Auskleidung eine Innenkammer definiert; einen Ansatz, der mit dem ersten Endabschnitt der Auskleidung gekoppelt ist; eine Zwischenschicht, die auf eine solche Weise um die Auskleidung und den Ansatz herum angeordnet ist, dass sich die Zwischenschicht von einem ersten Zwischenschichtende an einer freiliegenden Außenfläche des Ansatzes, um den mittleren Körperabschnitt der Auskleidung und um mindestens einen Teil des zweiten Endabschnitts der Auskleidung herum zu einem zweiten Zwischenschichtende erstreckt, das dem ersten Zwischenschichtende gegenüberliegt; und eine Außenhülle, die im Wesentlichen die gesamte Zwischenschicht mit Ausnahme des ersten Zwischenschichtendes und optional des zweiten Zwischenschichtendes bedeckt, so dass das erste Zwischenschichtende und optional das zweite Zwischenschichtende gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegen, wobei der Speichertank so ausgelegt ist, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem ersten Zwischenschichtende der Zwischenschicht zu der äußeren Umgebung herausleitet.
Bei einem Aspekt umfasst die Auskleidung ein Polymer, das eine Dichte von größer oder gleich ungefähr 900 kg/mm³ bis kleiner oder gleich ungefähr 1200 kg/mm³ aufweist.
Bei einem Aspekt umfasst das Polymer Polyamid, Polyethylen, EthylenVinylalkohol, Polytetrafluorethylen oder Kombinationen davon.
Bei einem Aspekt weist die Zwischenschicht ein ineindergreifendes Gewebe auf, das Poren umfasst, die einen mittleren Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 500 pm bis kleiner oder gleich ungefähr 2 nm und eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 15% bis kleiner oder gleich ungefähr 85% aufweisen.
Bei einem Aspekt weist das ineinandergreifende Gewebe ein Zwischenschichtmaterial auf, das Kohlenstoff, Siliciumdioxid, ein Polymer, ein metallorganisches Gerüst oder Kombinationen davon umfasst.
Bei einem Aspekt umfasst das ineinandergreifende Gewebe ferner ein Bindemittel.
Bei einem Aspekt umfasst das Bindemittel Styrol-Butadien-Kautschuk, Zellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylidenfluorid, Perfluorbutylethylen, Perfluorbutylvinylether, Trifluorethylen, Hexafluorpropen, Hexafluorisobutylen, Pentafluorpropen, Polyvinylalkohol mit Sulfobernsteinsäure, Polytetrafluorethylen, Polystyrol-Polyethylenoxid, ein Polyamid, Polypropylencarbonat, Polyethylencarbonat, Poly-(cyclohexenpropylen)carbonat, Butylencarbonat oder Kombinationen davon.
Bei einem Aspekt umfasst die Außenhülle einen kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff.
Bei einem Aspekt definiert das erste Zwischenschichtende, das gegenüber der äußeren Umgebung freiliegt, einen Zwischenschichtring, der um den Ansatz herum angeordnet ist, wobei der Zwischenschichtring eine Dicke aufweist, die größer oder gleich ungefähr 0,1 mm bis kleiner oder gleich ungefähr 2 mm ist.
Bei einem Aspekt umfasst der Speichertank ferner einen zweiten Ansatz, der mit dem zweiten Endabschnitt der Auskleidung gekoppelt ist, wobei sich die Zwischenschicht an einer freiliegenden Außenfläche des zweiten Ansatzes zu dem zweiten Zwischenschichtende erstreckt und die Außenhülle das zweite Zwischenschichtende nicht bedeckt, so dass das zweite Zwischenschichtende gegenüber der äußeren Umgebung freiliegt, wobei der Speichertank so ausgelegt ist, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem ersten Zwischenschichtende oder dem zweiten Zwischenschichtende der Zwischenschicht zu der äußeren Umgebung herausleitet.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die gegenwärtige Technologie außerdem einen Speichertank für ein Gas vor, wobei der Speichertank Folgendes umfasst: eine Auskleidung, die ein Polymer aufweist und eine Innenkammer definiert; einen Ansatz, der mit der Auskleidung gekoppelt ist; eine Zwischenschicht, die einen Teil des Ansatzes und der Auskleidung bedeckt, wobei die Zwischenschicht ein ineinandergreifendes Gewebe umfasst, das Kohlenstoff, Siliciumdioxid, ein Polymer, ein metallorganisches Gerüst oder Kombinationen davon und Poren umfasst, die einen Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser eines Wasserstoffmoleküls und kleiner oder gleich ungefähr 2 nm ist, und wobei die Zwischenschicht nicht pyrolysiert ist; und eine Außenhülle, die einen kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, wobei die Außenhülle mit Ausnahme eines Zwischenschichtendes, das in Kontakt mit dem Ansatz steht, die Zwischenschicht bedeckt, so dass das Zwischenschichtende der Zwischenschicht einen Zwischenschichtring definiert, der gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegt, wobei der Speichertank so ausgelegt ist, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem freiliegenden Zwischenschichtring herausleitet.
Bei einem Aspekt weist das ineinandergreifende Gewebe der Zwischenschicht eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 15% bis kleiner oder gleich ungefähr 85% auf.
Bei einem Aspekt umfasst die Zwischenschicht ferner ein Bindemittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Styrol-Butadien-Kautschuk, Zellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylidenfluorid, Polypropylencarbonat, Polyethylencarbonat, Poly(cyclohexenpropylen)carbonat, Butylencarbonat und Kombinationen davon umfasst.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die gegenwärtige Technologie ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Speichertanks für ein Gas vor, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Koppeln eines Ansatzes mit einer Auskleidung, die eine Innenkammer definiert; Auftragen einer Zwischenschicht über der Auskleidung und über einem Teil des Ansatzes, wobei die Zwischenschicht ein ineinandergreifendes Gewebe aufweist, das Poren, die einen Durchmesser aufweisen, der größer als die Größe eines Wasserstoffmoleküls und kleiner oder gleich ungefähr 2 nm ist, und ein Bindemittel umfasst; und Bilden einer Außenhülle auf der Zwischenschicht, mit Ausnahme eines Zwischenschichtendes, das in Kontakt mit dem Ansatz steht, so dass das Zwischenschichtende einen Zwischenschichtring definiert, der gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegt, wobei der Speichertank so ausgelegt ist, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem freiliegenden Zwischenschichtring herausleitet.
Bei einem Aspekt umfasst das Koppeln des Ansatzes mit der Auskleidung das Einschrauben des Ansatzes in die Auskleidung durch ein Gewinde auf einer Innenfläche des Ansatzes und ein komplementäres Gewinde auf einer Außenfläche der Auskleidung.
Bei einem Aspekt wird die Zwischenschicht durch Bilden eines Gemischs, das ein Vorläuferpulver und das Bindemittel aufweist, Vergießen einer Schicht des Gemischs auf ein Substrat, Trocknen der Schicht zur Bildung der Zwischenschicht und optional Kalandrieren der Zwischenschicht gebildet.
Bei einem Aspekt umfasst das Gemisch das Vorläuferpulver in einer Konzentration von größer oder gleich ungefähr 70 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 95 Gew.-% und das Bindemittel in einer Konzentration von größer oder gleich ungefähr 5 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 30 Gew.-%.
Bei einem Aspekt umfasst das Vorläuferpulver Kohlenstoff, Siliciumdioxid, ein Polymer, ein metallorganisches Gerüst oder Kombinationen davon, und das Bindemittel umfasst Styrol-Butadien-Kautschuk, Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylidenfluorid, Polypropylencarbonat, Polyethylencarbonat, Poly(cyclohexenpropylen)carbonat, Butylencarbonat oder Kombinationen davon.
Bei einem Aspekt umfasst das Verfahren vor dem Auftragen der grünen Zwischenschicht ferner das Auftragen eines Klebstoffs auf die Zwischenschicht und den Teil des Ansatzes.
Bei einem Aspekt weist die Zwischenschicht ein Zusatzbindemittel auf und liegt in grüner Form vor, und das Verfahren umfasst ferner, nach dem Ausbilden, das Erhitzen des Speichertanks bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 90 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 160 °C, um mindestens einen Teil des Zusatzbindemittels aus der in grüner Form vorliegenden Zwischenschicht zu entfernen und die in grüner Form vorliegende Zwischenschicht in eine poröse Zwischenschicht umzuwandeln, die eine relativ höhere Porosität als die in grüner Form vorliegende Zwischenschicht aufweist.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausgestaltungen und nicht aller möglichen Umsetzungen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 zeigt einen Speichertank nach verschiedenen Aspekten der gegenwärtigen Technologie in einer schematischen Veranschaulichung.
2 zeigt einen ersten Teil des in 1 gezeigten Speichertanks in vergrößerter Ansicht.
3 zeigt einen zweiten Teil des in 1 gezeigten Speichertanks in vergrößerter Ansicht.
4 zeigt den in 1 gezeigten Speichertank in einer nicht geschnittenen Ansicht entlang Ebene 4.
5 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Speichertanks nach verschiedenen Aspekten der gegenwärtigen Technologie.
6A zeigt eine erste Zersetzungsreaktion eines polymeren Zusatzbindemittels.
6B zeigt eine zweite Zersetzungsreaktion eines polymeren Zusatzbindemittels.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es sind Ausführungsbeispiele bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich ist und Fachleuten der volle Umfang vermittelt wird. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein genaues Verständnis der Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für Fachleute ist es offenkundig, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass Ausführungsbeispiele in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet sein können und dass weder die einen noch die anderen so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. In einigen Ausführungsbeispielen werden bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht einschränkend wirken. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der, die, das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausgestaltungen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein einschränkenderer und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z.B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausgestaltung, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausgestaltungen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausgestaltung alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausgestaltung ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausgestaltung eingeschlossen sein können.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der bestimmten erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber" „direkt benachbart‟ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden besprochen werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der Ausführungsbeispiele abzuweichen.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Abbildungen veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.
In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausgestaltungen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, einzuschließen. Anders als in den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z.B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Wertes, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5%, optional kleiner oder gleich 4%, optional kleiner oder gleich 3%, optional kleiner oder gleich 2%, optional kleiner oder gleich 1%, optional kleiner oder gleich 0,5% und bei bestimmten Aspekten kleiner oder gleich 0,1% umfassen.
Darüber hinaus umfasst die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilten Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der Endpunkte und der für die Bereiche angegebenen Teilbereiche.
Es werden nun Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Die gegenwärtige Technologie sieht einen modifizierten Speichertank des Typs IV vor, hierin einfach als „Speichertank“ oder „Speichertank für ein Gas“ bezeichnet, der eine Zwischenschicht, hierin auch als „Entlüftungsschicht“ bezeichnet, zwischen einer Auskleidung und einer Außenhülle umfasst. Die Zwischenschicht nimmt Wasserstoffmoleküle (H₂-Moleküle) auf, die durch die Auskleidung diffundieren, und leitet sie in eine Umgebung außerhalb des Speichertanks. Durch die Entfernung von H₂-Molekülen, die durch die Auskleidung aus dem Tank diffundieren, wird ein Verziehen und Durchbiegen der Auskleidung verhindert oder minimiert. Verfahren zur Herstellung des Speichertanks sind ebenfalls durch die gegenwärtige Technologie bereitgestellt.
Unter Bezugnahme auf 1 sieht die gegenwärtige Technologie einen Speichertank 10 für ein Gas, wie z.B. für H₂(g), vor. Insbesondere zeigt 1 zeigt eine Querschnittsansicht des Speichertanks 10. Der Speichertank 10 umfasst eine Auskleidung 12, die einen ersten einen Anschluss 16 definierenden Endabschnitt 14, einen mittleren Körperabschnitt 18 und einen zweiten Endabschnitt 20 umfasst, der dem ersten Endabschnitt 14 gegenüberliegt. Insbesondere definiert die Auskleidung 12 eine Längsachse 22 von der Öffnung 16 an dem ersten Endabschnitt 14 über den mittleren Körperabschnitt 18 bis zu dem zweiten Endabschnitt 20 und erstreckt sich um dieselbe. Wie in 1 gezeigt, definiert die Auskleidung 12 einen zweiten Anschluss 16' an dem zweiten Endabschnitt 20. Es ist offensichtlich, dass der zweite Anschluss 16' optional ist und der Speichertank 10 an dem zweiten Endabschnitt 20 bei einigen Abwandlungen verschlossen sein kann, so dass der Anschluss 16 der einzige Anschluss ist. Die Auskleidung 12 definiert eine Innenkammer 24, in der das Gas gespeichert ist. Bei bestimmten Aspekten weist die Auskleidung 12 eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 2 mm und kleiner oder gleich ungefähr 10 mm auf.
Die Auskleidung 12 umfasst ein Polymer mit einer Dichte, die größer oder gleich ungefähr 900 kg/m³ bis kleiner oder gleich ungefähr 1200 kg/m³ ist und Dichtewerte von ungefähr 900 kg/m³, ungefähr 950 kg/m³, ungefähr 1000 kg/m³, ungefähr 1050 kg/m³, ungefähr 1100 kg/m³, ungefähr 1150 kg/m³ oder ungefähr 1200 kg/m³ einschließt. Das Polymer umfasst zum Beispiel (nicht einschränkend) Polyamid, Polyethylen (z.B. Polyethylen hoher Dichte), Polyethylenterephthalat, Ethylenvinylalkohol, Polytetrafluorethylen oder Kombinationen davon.
Der Speichertank 10 umfasst ferner einen Ansatz 26, der mit dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12 an dem Anschluss 16 gekoppelt ist. Bei einigen Abwandlungen ist der Ansatz 26 mittels eines optionalen Klebstoffs mit dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12 durch eine Presspassung mit dem Anschluss 16 verbunden und an demselben gesichert. Bei anderen Abwandlungen weisen der Anschluss 16 an dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12 ein Außengewinde und der Ansatz 26 ein Innengewinde auf, das zu dem Außengewinde komplementär ist, und der Ansatz 26 ist über das Außengewinde des ersten Endabschnitts 14 der Auskleidung 12 und das Innengewinde des Ansatzes 26 mit dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12 gekoppelt. Wie in 1 gezeigt, kann der Speichertank 10 auch einen zweiten Ansatz 26' umfassen, der mit dem zweiten Endabschnitt 20 der Auskleidung 12 an dem zweiten Anschluss 16' gekoppelt ist. Wie oben erörtert, umfasst der Speichertank 10 bei einigen Abwandlungen jedoch nur den Ansatz 26 an dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12.
Der Speichertank 10 umfasst ferner eine Zwischenschicht oder Entlüftungsschicht 28. Die Zwischenschicht 28 ist auf eine solche Weise um die Auskleidung 12 und den Ansatz 26 herum angeordnet, dass sich die Zwischenschicht 28 von einem ersten Zwischenschichtende 30 an einer freiliegenden Außenfläche 32 des Ansatzes 26 an dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12, um den mittleren Körperabschnitt 18 der Auskleidung 12 und um mindestens einen Teil des zweiten Endabschnitts 20 der Auskleidung 12 zu einem zweiten Zwischenschichtende 34 erstreckt, das dem ersten Zwischenschichtende 30 an einer zweiten freiliegenden Außenfläche 32' des zweiten Ansatzes 26' gegenüberliegt. Wie oben erörtert, ist es offensichtlich, dass bei einigen Abwandlungen der Speichertank 10 nur den Ansatz 26 an dem ersten Endabschnitt 14 der Auskleidung 12 umfasst und der zweite Endabschnitt 20 der Auskleidung geschlossen ist, so dass es keinen zweiten Ansatz 26' und kein zweites Zwischenschichtende 34 gibt. Bei bestimmten Aspekten weist die Zwischenschicht 28 eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 20 µm und kleiner oder gleich ungefähr 2 mm auf.
Bei bestimmten Aspekten ist die Zwischenschicht 28 durch einen Klebstoff mit der Auskleidung 12, dem Ansatz 26 und/oder dem zweiten Ansatz 26' verbunden. Daher kann der Speichertank 10, auch wenn er in der Figur nicht gezeigt ist, eine Klebstoffschicht umfassen, die zwischen der Auskleidung 12, dem Ansatz 26 und/oder dem zweiten Ansatz 26' und der Zwischenschicht 28 angeordnet ist. Wenn vorhanden, handelt es sich bei dem Klebstoff zum Beispiel (nicht einschränkend) um einen hochviskosen Klebstoff, wie z.B. einen schnell klebenden Klebstoff, eine Paste auf Wasserbasis, Klebstoffe auf Silikonbasis, ein Cyanacrylat-Gel und Kombinationen davon.
Die Zwischenschicht 28 umfasst ein ineinandergreifendes Gewebe oder eine ineinandergreifende Matrix, das bzw. die Poren umfasst, die einen mittleren Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser eines H2-Moleküls (ungefähr 2,5 Å oder 0,25 nm) bis kleiner oder gleich ungefähr 2 nm ist, wie z.B. einen Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 500 pm bis kleiner oder gleich ungefähr 2 nm. Das ineinandergreifende Gewebe oder die ineinandergreifende Matrix der Zwischenschicht 28 weist eine Porosität (d.h. einen Anteil des Gesamtvolumens der Poren am Gesamtvolumen der Zwischenschicht 28) von größer oder gleich ungefähr 15% bis kleiner oder gleich ungefähr 85% auf, einschließlich Porositäten von ungefähr 15%, ungefähr 20%, ungefähr 25%, ungefähr 30%, ungefähr 35%, ungefähr 40%, ungefähr 45%, ungefähr 50%, ungefähr 55%, ungefähr 60%, ungefähr 65%, ungefähr 70%, ungefähr 75%, ungefähr 80% oder ungefähr 85%.
Das ineinandergreifende Gewebe oder die ineinandergreifende Matrix der Zwischenschicht 28 umfasst ein Zwischenschichtmaterial. Das Zwischenschichtmaterial umfasst zum Beispiel (nicht einschränkend) Kohlenstoff, Siliciumdioxid, ein Polymer, ein metallorganisches Gerüst oder Kombinationen davon. Der Kohlenstoff kann zum Beispiel (nicht einschränkend) Aktivkohle mit großer Oberfläche, poröser Kohlenstoff aus pyrolysierten Polymeren, Graphitkohlenstoff, Kohlenstoff-Nanoröhren, Fullerene (z.B. C60, C20, etc.) oder Kombinationen davon sein. Das Siliciumdioxid kann zum Beispiel (nicht einschränkend) Siliciumdioxid (SiO₂), ein Zeolith oder eine Kombination davon sein. Das Polymer kann zum Beispiel (nicht einschränkend) hochvernetzte Polymere, Polymernetzwerke oder eine Kombination davon sein. Das metallorganische Gerüst (MOF) umfasst Metallionen oder Cluster, die mit organischen Liganden koordiniert sind, um dreidimensionale Strukturen zu bilden, und kann zum Beispiel (nicht einschränkend) Zr(IV)-Biphenyldicarboxylat (UiO-67), Kupferbenzol-1,3,5-tricarboxylat (HKUST-1), Aluminiumterephthalat (MIL-53), 2-Methylimidazol-Zinksalz (ZIF-8), Zn4O(benzodicarboxylat)₃ (MOF-5) oder Kombinationen davon sein. Das Zwischenschichtmaterial wird aus einem porösen Pulver mit einer großen Oberfläche hergestellt, das in der Lage ist, H₂(g) zu absorbieren.
Bei einigen Abwandlungen umfasst die Zwischenschicht 28 ferner ein Bindemittel, das über das gesamte ineinandergreifende Gewebe oder die gesamte ineinandergreifende Matrix verteilt ist. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Bindemittel umfassen Styrol-Butadien-Kautschuk, Zellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylidenfluorid, Perfluorbutylethylen, Perfluorbutylvinylether, Trifluorethylen, Hexafluorpropen, Hexafluorisobutylen, Pentafluorpropen, Polyvinylalkohol mit Sulfobernsteinsäure, Polytetrafluorethylen, Polystyrol-Polyethylenoxid, ein Polyamid oder Kombinationen davon. Umfasst sie das Bindemittel, kann die Zwischenschicht 28 als „grün“, „eine grüne Zwischenschicht“ oder „eine in grüner Form vorliegende Zwischenschicht“ angesehen werden Die Porosität der Zwischenschicht 28 kann durch Kalandrieren der Zwischenschicht verringert werden, wobei Druck, mit oder ohne Wärme, auf die Zwischenschicht 28 ausgeübt wird, um ihre Dichte zu erhöhen. Wird eine höhere Porosität angestrebt, kann das Bindemittel mit einem Zusatzbindemittel kombiniert werden, wobei das Zusatzbindemittel ein Carbonat ist, wie zum Beispiel (nicht einschränkend) Polypropylencarbonat (z.B. NB-180 PPC von Novomer Inc.), Polyethylencarbonat, Poly(cyclohexenpropylen)-carbonat, Butylencarbonat und Kombinationen davon. Diese Zusatzbindemittel sind „Opfer“ und können bei erhöhten Temperaturen sublimiert werden, um zusätzliche Porosität zu verleihen. Bei einigen Aspekten weist die Zwischenschicht 28, wenn das Zusatzbindemittel entfernt ist, eine höhere Porosität und damit eine höhere Durchlässigkeit für H₂(g) auf als die das Zusatzbindemittel aufweisende Zwischenschicht 28. Außerdem ist die oben erörterte Porengröße des ineinandergreifenden Gewebes oder der ineinandergreifenden Matrix groß genug für die H₂(g)-Durchlässigkeit, aber klein genug, damit das Bindemittel nicht in die Poren sickert.
Bei bestimmten Abwandlungen kann die Zwischenschicht 28 zwar porösen Kohlenstoff umfassen, der aus pyrolysierten Polymeren hergestellt ist, die Zwischenschicht 28 selbst ist jedoch nicht pyrolysiert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst der Speichertank 10 ferner eine Außenhülle 36. Die Außenhülle 36 bedeckt im Wesentlichen die gesamte Zwischenschicht 28 mit Ausnahme des ersten Zwischenschichtendes 30 und des zweiten Zwischenschichtendes 34 (falls vorhanden), so dass das erste Zwischenschichtende 30 und das zweite Zwischenschichtende 34 (falls vorhanden) gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegen, d.h. gegenüber einer Umgebung, die außerhalb des Speichertanks 10 liegt. Das erste Zwischenschichtende 30 und das zweite Zwischenschichtende 34 (falls vorhanden), die gegenüber der äußeren Umgebung freiliegen, definieren einen Zwischenschichtring 38, der um den Ansatz 26 angeordnet ist, und, wenn der zweite Ansatz 26' vorhanden ist, einen zweiten Zwischenschichtring 38'. Die Zwischenschichtringe 38, 38' weisen eine Dicke TIR von größer oder gleich ungefähr 0,1 mm bis kleiner oder gleich ungefähr 2 mm auf, einschließlich einer Dicke von ungefähr 0,1 mm, ungefähr 0,3 mm, ungefähr 0,4 mm, ungefähr 0,5 mm, ungefähr 0.6 mm, ungefähr 0,7 mm, ungefähr 0,8 mm, ungefähr 0,9 mm, ungefähr 1 mm, ungefähr 1,1 mm, ungefähr 1,2 mm, ungefähr 1,3 mm, ungefähr 1,4 mm, ungefähr 1,5 mm, ungefähr 1,6 mm, ungefähr 1,7 mm, ungefähr 1,8 mm, ungefähr 1,9 mm oder ungefähr 2 mm (siehe 3 und 4).
Die Außenhülle 36 umfasst einen kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff, der Kohlenstofffasern mit einer Zugfestigkeit von größer oder gleich ungefähr 700 ksi umfasst. Die Kohlenstofffasern sind in ein Polymerharz eingebettet, das ein duroplastisches Harz, wie z.B. Phenolharz, oder ein thermoplastisches Harz, wie z.B. ein Polyamid, sein kann. Bei bestimmten Aspekten weist die Außenhülle 36 eine Dicke von größer oder gleich ungefähr 6 mm und kleiner oder gleich ungefähr 40 mm auf.
2 und 3 zeigen Teile 2, 3 des in 1 gezeigten Speichertanks 10 in vergrößerter Ansicht. Wie in diesen Ansichten zu sehen ist, ist der Speichertank 10 so ausgelegt, dass, wenn Gas durch die Auskleidung 12 zu der Zwischenschicht 28 diffundiert, das Gas durch die Zwischenschicht 28 dringt und die Zwischenschicht 28 das Gas aus dem ersten Zwischenschichtende 30 der Zwischenschicht 28, die den Zwischenschichtring 38 definiert, zu der äußeren Umgebung herausleitet. Umfasst der Speichertank 10 die beiden Ansätze 26, 26', ist der Speichertank 10 so ausgelegt, dass, wenn Gas durch die Auskleidung 12 zu der Zwischenschicht 28 diffundiert, das Gas durch die Zwischenschicht 28 dringt, die das Gas aus dem ersten Zwischenschichtende 30 und/oder dem zweiten Zwischenschichtende 34 der Zwischenschicht 28 in die äußere Umgebung herausleitet. 4 zeigt den in 1 gezeigten Speichertank 10 in einer nicht geschnittenen Ansicht entlang Ebene 4. Hier ist der Zwischenschichtring 38, der aus dem ersten Zwischenschichtende 30 der Zwischenschicht 28 gebildet ist, zwischen dem Ansatz 26 und der Außenhülle 36 zu sehen.
Unter Bezugnahme auf 5 sieht die gegenwärtige Technologie außerdem ein Verfahren 50 zur Herstellung des oben erörterten Speichertanks vor. Das Verfahren umfasst die Bereitstellung der Auskleidung 12 wie oben beschrieben. Die Auskleidung 12 kann als eine einzelne monolithische Einheit durch Blasformen oder Rotation oder durch Zusammenschweißen zweier durch Spritzgießen geformter Hälften der Auskleidung 12 hergestellt werden. Wenn die Hälften zur Bildung der Auskleidung 12 zusammengeschweißt werden, sollte der Schweißgrat entfernt werden.
Das Verfahren 50 umfasst außerdem das Koppeln des Ansatzes 26 und des zweiten Ansatzes 26' (wie oben erörtert) mit der Auskleidung 12. Das Koppeln kann durch Aufpressen der Ansätze 26, 26' auf die Auskleidung durchgeführt werden, wahlweise mit einem Klebstoff oder durch Einschrauben der Ansätze 26, 26' in die Auskleidung.
Danach umfasst das Verfahren 50 das Ausbilden der Zwischenschicht 28 (wie oben erörtert) auf einem Teil der Ansätze 26, 26' und über der Auskleidung 12. Das Ausbilden der Zwischenschicht 28 umfasst das Auftragen eines Zwischenschichtmaterials 52 über der Auskleidung 12 und über einen Teil der Ansätze 26, 26'. Das Zwischenschichtmaterial 52 kann in grüner Form oder in einer Form vorliegen, in der ein Zusatzbindemittel entfernt wurde. In beiden Formen ist das Zwischenschichtmaterial 52 eine elastische Folie oder ein elastischer Bogen, der von Hand oder maschinell um die Ansätze 26, 26' und die Auskleidung 12 gewickelt werden kann.
Bei einigen Abwandlungen umfasst das Verfahren 50 das Auftragen eines Klebstoffs, wie z.B. eines hochviskosen Klebstoffs, auf der Auskleidung 12, auf einem Teil des Ansatzes 26 und/oder auf einem Teil des zweiten Ansatzes 26', bevor das Zwischenschichtmaterial 52 aufgetragen wird.
Das Zwischenschichtmaterial 52 wird durch das Bilden eines Gemischs hergestellt, das ein Vorläuferpulver, ein Bindemittel, ein optionales Zusatzbindemittel und ein Lösungsmittel umfasst. Das Gemisch umfasst das Vorläuferpulver in einer Konzentration von größer oder gleich ungefähr 70 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 95 Gew.-% und das Bindemittel in einer Konzentration von größer oder gleich ungefähr 5 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 30 Gew.-%. Das Vorläuferpulver umfasst ein Kohlenstoffpulver, ein Siliciumdioxidpulver, ein Polymerpulver, ein metallorganisches Gerüstpulver oder Kombinationen davon, wobei der Kohlenstoff, das Siliciumdioxid, das Polymer und das metallorganische Gerüst oben erörtert sind. Das Bindemittel und das Zusatzbindemittel sind ebenfalls oben erörtert. Nicht einschränkende Beispiele für das Lösungsmittel umfassen Methoxybenzol (Anisol), Dichlormethan, Tetrahydrofuran, Ethylacetat, Diethylether, Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Toluol, Benzol, Cyclohexan, Hexan, Pentan, Aceton, Methylethylketon, N-Methylpyrrolidon und Kombinationen davon. Das Verfahren zur Herstellung des Zwischenschichtmaterials 52 umfasst anschließend das Vergießen einer Schicht des Gemischs auf ein Substrat. Das Substrat umfasst jegliches Material, dessen Kohäsionskräfte so gering sind, dass das Zwischenschichtmaterial 52 letztendlich von ihm entfernt werden kann. Beispielhafte Substratmaterialien umfassen Polytetrafluorethylen und Glas. Das Vergießen wird durch Rakeln, Schleudergießen, Gießen oder durch jedes andere in der Technik bekannte Verfahren durchgeführt. Bei einigen Abwandlungen wird die Schicht mit einer vorgegebenen Dicke vergossen. Danach umfasst das Verfahren zur Herstellung des Zwischenschichtmaterials 52 das Trocknen der Schicht und das Entfernen mindestens eines Teils des Lösungsmittels, um das Zwischenschichtmaterial 52 (in grüner Form, wenn das Zusatzbindemittel enthalten ist) zu bilden. Optional umfasst das Verfahren ferner das Kalandrieren des Zwischenschichtmaterials 52, um die Porosität zu verringern oder eine vorgegebene Dicke zu erreichen. Umfasst es das Zusatzbindemittel, kann das Zwischenschichtmaterial 52 in grüner Form verwendet und wahlweise erhitzt werden, um das Zusatzbindemittel nach der Bildung des Speichertanks zu entfernen, oder das in grüner Form vorliegende Zwischenschichtmaterial 52 kann erhitzt werden, um das Zusatzbindemittel vor dem Bilden der Zwischenschicht 28 zu entfernen.
Nachdem das Zwischenschichtmaterial 52 aufgetragen und die Zwischenschicht 28 (wie oben erörtert) gebildet worden ist, umfasst das Verfahren 50 das Bilden der Außenhülle 36 (wie oben beschrieben) auf der Zwischenschicht 28, mit Ausnahme der Zwischenschichtenden 30, 34 der Zwischenschicht 28, die in Kontakt mit den Ansätzen 26, 26' stehen, so dass die Zwischenschichtenden 30, 34 der Zwischenschicht 28 die Zwischenschichtringe 38, 38' definieren, die gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegen (wie oben beschrieben). Das Bilden der Außenhülle 36 erfolgt durch Wickeln, bei dem mit Polymerharz imprägnierte Kohlenstofffasern 54 (wie oben beschrieben) von einem rotierenden Dorn 56 gezogen, kombiniert und in einem von zwei Verfahren - Wet-Winding oder TowPreg-Winding - um die Zwischenschicht 28 und die Ansätze 26, 26' gewickelt werden. Beim Wet-Winding-Verfahren werden die Kohlenstofffasern 54 durch ein Bad aus ungehärtetem Polymerharz geführt, bevor sie um die Zwischenschicht 28 und die Ansätze 26, 26' gewickelt werden. Beim TowPreg-Winding-Verfahren werden die Kohlenstofffasern mit dem ungehärteten Polymerharz vorimprägniert und direkt um die Zwischenschicht 28 und die Ansätze 26, 26' gewickelt. Durch Drehen der Zwischenschicht 28 und der Ansätze 26, 26' und durch seitliches Bewegen des Drehdorns 56 werden die mit Polymerharz imprägnierten Kohlenstofffasern 54 um die Zwischenschicht 28 und die Ansätze 26, 26' gewickelt, bis eine gewünschte oder vorgegebene Dicke erreicht ist. Die mit dem Polymerharz imprägnierten Kohlenstofffasern 54 werden dann bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 150 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 200 °C, einschließlich Temperaturen von ungefähr 150 °C, 155 °C, 160 °C, 165 °C, 170 °C, 175 °C, 180 °C, 185 °C, 190 °C, 195 °C und 200 °C, über einen Zeitraum von größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 24 Stunden gehärtet und anschließend auf Umgebungstemperatur oder Raumtemperatur abgekühlt, um die Außenhülle 36 zu bilden.
Umfasst die Zwischenschicht 28 ein Zusatzbindemittel (wie oben erörtert) und liegt sie in grüner Form vor, umfasst das Verfahren optional das Entfernen des Zusatzbindemittels durch Erhitzen des Speichertanks bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 90 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 160 °C, einschließlich Temperaturen von ungefähr 90 °C, ungefähr 95 °C, ungefähr 100 °C, ungefähr 105 °C, ungefähr 110 °C, ungefähr 115 °C, ungefähr 120 °C, ungefähr 125 °C, ungefähr 130 °C, ungefähr 135 °C, ungefähr 140 °C, ungefähr 145 °C, ungefähr 150 °C, ungefähr 155 °C und ungefähr 160 °C, um wenigstens einen Teil des Bindemittels von der in grüner Form vorliegenden Zwischenschicht zu entfernen und in eine Form umzuwandeln, die eine relativ höhere Porosität (und eine höhere H₂(g)-Durchlässigkeit) aufweist. Bei einigen Aspekten wird die oben beschriebene Aushärtung bei einer Temperatur durchgeführt, die ausreicht, um das Zusatzbindemittel zu entfernen, und ein zusätzlicher Schritt ist nicht erforderlich. Durch das Erhitzen wird das Zusatzbindemittel zersetzt. Unter Verwendung von Polypropylencarbonat als beispielhaftes Zusatzbindemittel zeigt 6A einen Zersetzungspfad, bei dem ein Alkoxid-Backbiting-Mechanismus 60 und ein Carbonat-Backbiting-Mechanismus 62 das Polypropylencarbonat in zwei Propylencarbonatmoleküle spalten. Wie in 6B gezeigt, entfernt ein Zufallskettenspaltungsmechanismus 64 Kohlendioxidmoleküle aus dem Polypropylencarbonat. Die Abbauprodukte, z.B. Propylencarbonat und Kohlendioxid, sublimieren und treten durch die Zwischenschichtringe 38, 38' aus dem Speichertank aus.
Die vorstehende Beschreibung der Ausgestaltungen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht dazu bestimmt, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausgestaltung sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausgestaltung beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausgestaltung verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.

Claims

Speichertank für ein Gas, wobei der Speichertank umfasst: eine Auskleidung, die ein Polymer umfasst und eine Innenkammer definiert, einen Ansatz, der mit der Auskleidung gekoppelt ist, eine Zwischenschicht, die einen Teil des Ansatzes und der Auskleidung bedeckt, wobei die Zwischenschicht ein ineinandergreifendes Gewebe umfasst, das Kohlenstoff, Siliciumdioxid, ein Polymer, ein metallorganisches Gerüst oder Kombinationen davon und Poren umfasst, die einen Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser eines Wasserstoffmoleküls und kleiner oder gleich ungefähr 2 nm ist, und wobei die Zwischenschicht nicht pyrolysiert ist, und eine Außenhülle, die einen kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, wobei die Außenhülle mit Ausnahme eines Zwischenschichtendes, das in Kontakt mit dem Ansatz steht, die Zwischenschicht bedeckt, so dass das Zwischenschichtende der Zwischenschicht einen Zwischenschichtring definiert, der gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegt, wobei der Speichertank so ausgelegt ist, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem freiliegenden Zwischenschichtring herausleitet.
Speichertank nach Anspruch 1, wobei das ineinandergreifende Gewebe der Zwischenschicht eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 15% bis kleiner oder gleich ungefähr 85% aufweist.
Speichertank nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht ferner ein Bindemittel umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Styrol-Butadien-Kautschuk, Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylidenfluorid, Polypropylencarbonat, Polyethylencarbonat, Poly(cyclohexenpropylen)carbonat, Butylencarbonat und Kombinationen davon besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Speichertanks für ein Gas, wobei das Verfahren umfasst: Koppeln eines Ansatzes mit einer Auskleidung, die eine Innenkammer definiert, Aufbringen einer Zwischenschicht über der Auskleidung und über einem Teil des Ansatzes, wobei die Zwischenschicht ein ineinandergreifendes Gewebe, das Poren umfasst, die einen Durchmesser aufweisen, der größer als die Größe eines Wasserstoffmoleküls und kleiner oder gleich ungefähr 2 nm ist, und ein Bindemittel umfasst, und Ausbilden einer Außenhülle auf der Zwischenschicht, mit Ausnahme eines Zwischenschichtendes, das in Kontakt mit dem Ansatz steht, so dass das Zwischenschichtende einen Zwischenschichtring definiert, der gegenüber einer äußeren Umgebung freiliegt, wobei der Speichertank so ausgelegt ist, dass, wenn Gas durch die Auskleidung zu der Zwischenschicht diffundiert, die Zwischenschicht das Gas aus dem freiliegenden Zwischenschichtring herausleitet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Koppeln des Ansatzes mit der Auskleidung das Einschrauben des Ansatzes in die Auskleidung durch ein Gewinde auf einer Innenfläche des Ansatzes und ein komplementäres Gewinde auf einer Außenfläche der Auskleidung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zwischenschicht gebildet wird durch: Bilden eines Gemischs aus einem Vorläuferpulver und dem Bindemittel, Vergießen einer Schicht des Gemisches auf ein Substrat, Trocknen der Schicht, um die Zwischenschicht zu bilden, und optionales Kalandrieren der Zwischenschicht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Gemisch das Vorläuferpulver in einer Konzentration von größer oder gleich ungefähr 70 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 95 Gew.-% und das Bindemittel in einer Konzentration von größer oder gleich ungefähr 5 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 30 Gew.-% umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Vorläuferpulver Kohlenstoff, Siliciumdioxid, ein Polymer, ein metallorganisches Gerüst oder Kombinationen davon umfasst und das Bindemittel Styrol-Butadien-Kautschuk, Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylidenfluorid, Polypropylencarbonat, Polyethylencarbonat, Poly(cyclohexenpropylen)carbonat, Butylencarbonat oder Kombinationen davon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Auftragen eines Klebstoffs auf die Auskleidung und auf den Teil des Ansatzes vor dem Auftragen der grünen Zwischenschicht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zwischenschicht ein Zusatzbindemittel umfasst und in grüner Form vorliegt und das Verfahren nach dem Ausbilden ferner umfasst: Erhitzen des Speichertanks bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 90 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 160 °C, um mindestens einen Teil des Zusatzbindemittels aus der in grüner Form vorliegenden Zwischenschicht zu entfernen und die in grüner Form vorliegende Zwischenschicht in eine poröse Zwischenschicht umzuwandeln, die eine relativ höhere Porosität als die in grüner Form vorliegende Zwischenschicht aufweist.