KR20170140574A - Hydrogen stage vessel and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a hydrogen storage pressure vessel and a manufacturing method thereof. The hydrogen storage pressure vessel includes a shielding material for oxidation prevention on the inner circumferential surface of a metal liner to reduce penetration of hydrogen gas, and is able to reduce corrosion of the metal liner. The hydrogen storage pressure vessel comprises: a metal liner (110); a fiber reinforcing layer (130); and a shielding material layer (111) for oxidation prevention.

Description

수소저장압력용기 및 그 제작방법{Hydrogen stage vessel and method for manufacturing the same}[0001] Hydrogen storage vessel and method for manufacturing same [0002]

본 발명은 수소저장압력용기 및 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속성 라이너의 외주면, 내주면 또는 금속성 라이너 양면에 산화물 차폐재층을 코팅 또는 필름화된 차폐재층을 부착하여 금속성 라이너의 내구성이 증대된 수소저장압력용기 및 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen storage pressure vessel and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a hydrogen storage pressure vessel and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a hydrogen storage pressure vessel and a method of manufacturing the same. To a hydrogen storage pressure vessel and a manufacturing method thereof.

수소는 우주에서 가장 흔한 원소이며, 가장 순수한 에너지 담체로써 공기중의 산소와 결합하면서 1g당 28,680cal의 열을 내게 된다. 수소에너지는 단위 무게당 에너지가 높고, 대량 저장이 가능한 에너지로서 연료전지와 같은 수소 사이클을 통해 전기를 만들 때 그 유일한 부산물이 열과 물 뿐인, 무공해 에너지 자원이다.Hydrogen is the most common element in the universe and is the purest energy carrier that combines with oxygen in the air to produce 28,680 cal of heat per gram. Hydrogen energy is high energy per unit weight and mass storage energy. It is a pollution-free energy resource whose only by-product is heat and water when making electricity through a hydrogen cycle such as fuel cell.

그러나 수소는 낮은 응결온도 및 작은 분자크기로 인한 높은 투과도로 인하여 저장이 쉽지 않다는 단점이 있으며, 이 때문에 많은 장점에도 불구하고 실용화에 걸림돌이 되어 왔다.However, hydrogen has a disadvantage that it is not easy to store due to low condensation temperature and high permeability due to small molecular size, and thus it has been a practical obstacle to commercialization despite its many advantages.

수소를 저장하는 형태로는 기체, 액체, 고체 3가지 형태로 저장이 가능하다. 현재 연구되고 있는 저장 기술로는 고압 수소기체저장, 저온 액체 수소저장, 수소저장합금을 이용한 저장, 탄소나노재료를 이용한 저장방법 등이 있다. In the form of hydrogen storage, it can be stored in three forms: gas, liquid, and solid. Storage technologies currently being explored include high pressure hydrogen gas storage, low temperature liquid hydrogen storage, storage using hydrogen storage alloys, and storage using carbon nanomaterials.

저온 액체수소 저장에서는 수소의 액화 온도인 -253℃까지 냉각시켜 저장하여야 하는데, 이러한 저온을 이루기 위해 수소가 가지고 있는 에너지의 절반가량이 소비되며, 수소의 공급시 상대적으로 공급 손실이 크고, 증발하지 않도록 단열시켜도 하루에 2 ~ 3 %정도의 액체 수소가 증발해 버리는 단점이 있다. 수소저장합금이나 탄소나노재료를 이용한 저장방식은 수소를 합금이나 탄소나노재료 등에 흡착시켜 저장하는 방식으로 고압을 사용하지 않는다는 점에서는 유리하나, 단위부피당의 저장능력이 상대적으로 작다는 단점이 있다. In low-temperature liquid hydrogen storage, it is necessary to cool and store it at -253 ° C, which is the liquefaction temperature of hydrogen. In order to achieve this low temperature, half of the energy of hydrogen is consumed. It is disadvantageous that about 2 ~ 3% of liquid hydrogen evaporates per day. The hydrogen storage alloy or the carbon nanomaterial storage method is advantageous in that hydrogen is not adsorbed to an alloy or a carbon nanomaterial so that high pressure is not used but the storage capacity per unit volume is relatively small.

고압 수소기체저장 방식은 물리적인 압력차를 통해 방전과 충전을 이용하는 방법으로 저장방법도 간단하고 응답성이 좋아 가장 선호되는 방식이나, 고압을 사용하므로 용기가 고압에서 견딜수 있는 용기를 사용하여야 한다. High-pressure hydrogen gas storage method uses discharging and charging through the physical pressure difference. It is the most preferred method because of its simple storage method and good response. However, since high pressure is used, the container should be able to withstand high pressure.

이러한 고압용기로서, 종래의 압축수소가스차량용 연료용기는 순수 금속제였다. 그러나 순수 금속제 연료용기는 그 자체만으로도 중량이 높다는 단점때문에 플라스틱 소재의 내부 라이너층과 탄소 복합재 소재로 이루어진 경량 탱크를 사용하기도 하는데(한국등록특허 1619630호), 이러한 플라스틱 라이너는 수소에 대한 투과도가 금속보다 높아 플라스틱 라이너층으로 수소가 투과하는 문제를 완벽히 차단하기 어렵다.As such a high-pressure vessel, a conventional fuel container for a compressed hydrogen gas vehicle was pure metal. However, a pure metal fuel container may be a lightweight tank made of a plastic inner liner layer and a carbon composite material (Korean Patent No. 1619630) because of its disadvantage that it is heavy on its own, It is difficult to completely block the problem of hydrogen permeation into the plastic liner layer.

또한, 수소저장압력용기의 중량을 감소하는 방편으로서, 경금속의 일종인 알루미늄 합금제 라이너를 이용하고 있는데, 알루미늄 합금제 라이너의 외면에 섬유 강화 수지 또는 강화용 섬유를 감은(필라멘트 와인딩한) 복합 재료로 이루어지는 것이 주류이다.As a method for reducing the weight of the hydrogen storage pressure vessel, an aluminum alloy liner, which is a kind of light metal, is used. A composite material (filament wound) in which a fiber reinforced resin or reinforcing fiber is wound on the outer surface of an aluminum alloy liner Is the mainstream.

한국등록특허 제10-1457774호는 고압수소가스저장용기용 알루미늄 합금재에 관한 것으로, 내수소 취화 특성 및 기계적 성질 등을 겸비하는 고압 가스 용기용 알루미늄 6000계 합금재를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위해 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr)을 포함하여 제조된다. Korean Patent No. 10-1457774 relates to an aluminum alloy material for a high-pressure hydrogen gas storage container, and aims to provide an aluminum-6000 alloy material for a high-pressure gas container having both hydrogen embrittlement characteristics and mechanical properties, It is made of magnesium (Mg), silicon (Si), iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), zinc (Zn), titanium (Ti) and chromium (Cr).

또한, 한국등록특허 제10-0658116호는 고압기체연료 차량용 연료용기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 고압기체연료가 수용되는 라이너, 탄소섬유 필라멘트, 라이너의 변형을 감지하는 변형감지수단과 변형감지수단이 절곡되지 않도록 보강하는 보강피복을 포함하는 구성으로 이루어진다.Korean Patent No. 10-0658116 relates to a fuel container for a high-pressure gas-fueled vehicle and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a fuel container for a high-pressure gaseous fuel vehicle and a method of manufacturing the same, which includes a liner, a carbon fiber filament, And a reinforcing jacket which is reinforced so as not to be bent.

그러나, 상기 종래의 기술들은 여전히 수소저장용기의 중량을 더욱 감소시킬 필요가 있으며, 경량금속으로 제조된 라이너의 부식을 방지하여 내구성을 증진시켜야 될 필요성이 존재한다.However, the above conventional techniques still need to further reduce the weight of the hydrogen storage container, and there is a need to prevent corrosion of liners made of lightweight metal to improve durability.

한국등록특허 제10-1619630호Korean Patent No. 10-1619630 한국등록특허 제10-1457774호Korean Patent No. 10-1457774 한국등록특허 제10-0658116호Korea Patent No. 10-0658116

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 내식성이 우수하며 경량화된 수소저장압력용기 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a hydrogen storage pressure vessel having excellent corrosion resistance and light weight and a method of manufacturing the same.

즉, 수소저장압력용기의 중량을 감소시키기 위해 금속성 라이너를 얇게 형성하고 이들 금속성 라이너가 산소, 수분 등에 의해 산화되는 것이 방지할 수 있는 경량화된 수소저장압력용기 및 그 제조방법을 제공한다.In other words, the present invention provides a lightweight hydrogen storage pressure vessel in which the metallic liner is thinned to reduce the weight of the hydrogen storage pressure vessel and the metallic liner is prevented from being oxidized by oxygen, moisture, and the like.

본 발명은 원통형의 형상을 가지며, 상부 또는 하부에 수소 유입 또는 배출을 위한 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하는 수소저장압력용기로서, 금속성 라이너(110), 복합재층 외주면에 형성된 섬유 보강층(130) 및 상기 금속성 라이너와 섬유 보강층 사이에 산화방지용 차폐재층(111)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100)를 제공한다.The present invention provides a hydrogen storage pressure vessel having a cylindrical shape and having at least one or more openings for inflow or outflow of hydrogen in an upper portion or a lower portion, the hydrogen storage pressure vessel comprising a metallic liner 110, a fiber reinforcing layer 130 formed on the outer surface of the composite layer, And an antioxidant shielding material layer (111) between the metallic liner and the fiber reinforcing layer.

본 발명의 일실시예로, 상기 금속성 라이너의 내주면에 산화방지용 차폐재층(111)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100)를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a hydrogen storage pressure vessel (100), further comprising an antioxidant shielding material layer (111) on the inner circumferential surface of the metallic liner.

본 발명의 일실시예로, 상기 금속성 라이너(110)와 섬유 보강재층(130) 사이에 복합재층(120)을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100)를 제공한다.In one embodiment of the present invention, a hydrogen storage pressure vessel (100) is provided, further comprising a composite layer (120) between the metallic liner (110) and the fibrous reinforcement layer (130).

본 발명의 일실시예로, 상기 금속성 라이너(110)는 경금속으로 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨 및 이들 각각의 합금에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100)를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the metallic liner 110 is a light metal selected from aluminum, magnesium, beryllium and their respective alloys.

본 발명의 일실시예로, 상기 섬유 보강층(130)은 유리섬유 또는 탄소섬유 강화 플라스틱중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100)를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the fiber reinforcing layer 130 is selected from glass fiber or carbon fiber reinforced plastics.

본 발명의 일실시예로, 상기 산화방지 차폐재층(111)은 상기 산화방지용 차폐재층(111)은 유리코팅막, 흡습층과 무기물을 포함한 베리어층의 복합박막, 또는 수분흡착제가 포함된 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100)를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the antioxidant shielding material layer 111 may be formed of the antioxidant shielding material layer 111 made of a curable resin containing a glass coating film, a composite thin film of a moisture barrier layer and a barrier layer containing an inorganic substance, (100). ≪ / RTI >

본 발명은 원통형의 형상을 가지며, 상부 또는 하부에 수소 유입 또는 배출을 위한 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하는 수소저장압력용기로서, 금속성 라이너가 형성되는 라이너 형성단계(S100), 금속성 라이너의 외주면에 산화방지용 차폐재층이 코팅 또는 필름화되어 형성되는 차폐재층 형성단계(S200), 산화방지용 차폐재층 외주면에 권취되어 섬유 보강층을 형성하는 섬유 보강층 형성단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기 제작방법을 제공한다. The present invention relates to a hydrogen storage pressure vessel having a cylindrical shape and having at least one opening for introducing or discharging hydrogen at an upper portion or a lower portion, comprising: a liner forming step (SlOO) in which a metallic liner is formed; And a fiber reinforcing layer forming step (S300) for forming a fiber reinforcing layer on the outer circumferential surface of the shielding material layer for preventing oxidation (S200). The shielding material layer forming step (S200) And provides a manufacturing method.

본 발명의 일실시예로, 상기 차폐재층 형성단계 후 복합재층 형성단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기 제작방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hydrogen storage pressure vessel, further comprising a step of forming a composite material layer after the step of forming the shielding material layer.

본 발명은 금속성 라이너의 외주면, 내주면 또는 양면에 차폐재층을 포함함으로써, 금속성 라이너의 부식성을 낮출 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect that the corrosion resistance of the metallic liner can be lowered by including the shielding material layer on the outer circumferential surface, inner circumferential surface or both surfaces of the metallic liner.

또한, 본 발명은 따른 수소저장압력용기는 종래의 금속성 수소저장압력용기에 비하여 내식성이 향상된 경량화 수소저장압력용기이며, 금속성 라이너의 내구성이 증대되는 효과를 갖는다.In addition, the hydrogen storage pressure vessel according to the present invention is a lightweight hydrogen storage pressure vessel having improved corrosion resistance compared to a conventional metallic hydrogen storage pressure vessel, and has an effect of increasing the durability of the metallic liner.

도 1은 종래의 수소저장압력용기의 단면도이다.
도 2은 본 발명에 따른 수소저장압력용기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수소저장압력용기의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수소저장압력용기 제작방법에 대한 순서도이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional hydrogen storage pressure vessel.
2 is a cross-sectional view of a hydrogen storage pressure vessel according to the present invention.
3 is a partial cross-sectional view of a hydrogen storage pressure vessel according to the present invention.
4 is a flowchart of a method for manufacturing a hydrogen storage pressure vessel according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 수소저장압력장치에 대해 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a hydrogen storage pressure device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.In the drawings of the present invention, the sizes and dimensions of the structures are enlarged or reduced from the actual size in order to clarify the present invention, and the known structures are omitted so as to reveal the characteristic features, and the present invention is not limited to the drawings .

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In addition, since the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 수소저장압력용기(100)의 단면도 또는 부분 단면도로, 수소저장압력용기(100)는 특별히 한정되지는 않으나 바람직하게는 원통형의 형상을 갖고 있다. 또한, 수소저장압력용기(100)의 상부 및 하부 중 적어도 일부는 라운드 형상을 가지도록한다. 이렇게 라운드 형상을 가지도록 함으로써 수소저장압력용기(100)의 내부에 수용되는 고압수소기체로부터 발생한 내압이 특정 부위에 집중되는 현상을 방지할 수 있다. 2 and 3 are sectional or partial cross-sectional views of the hydrogen storage pressure vessel 100 according to the present invention. The hydrogen storage pressure vessel 100 has a cylindrical shape, though not particularly limited thereto. Also, at least some of the upper and lower portions of the hydrogen storage pressure vessel 100 have a round shape. By having the round shape in this manner, it is possible to prevent a phenomenon in which the internal pressure generated from the high-pressure hydrogen gas accommodated in the hydrogen storage pressure vessel 100 is concentrated at a specific site.

또한, 본 발명인 수소저장압력용기(100)의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부는 수소기체를 유입 또는 배출할 수 있는 부분이며, 개구부를 적어도 하나 이상 포함하여 수소기체의 유입부와 배출부를 달리 형성할 수도 있다.At least one of the upper and lower portions of the hydrogen storage pressure vessel 100 according to the present invention may include at least one or more openings. The opening may be a portion capable of introducing or discharging hydrogen gas, and may include at least one or more openings to form an inlet portion and a discharge portion of the hydrogen gas differently.

본 발명인 수소저장압력용기(100)는 금속성 라이너(110)를 포함할 수 있다. 상기 금속성 라이너는 수소의 투과를 막아 용기내에 수소를 저장하기 위한 것이다. 상기 금속성 라이너(100)는 경금속으로 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨 이나 이들의 합금에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어질 수 있으며, 보다 바람직하게는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 이루어진다.The hydrogen storage pressure vessel 100 of the present invention may include a metallic liner 110. The metallic liner is for storing hydrogen in the container by blocking the permeation of hydrogen. The metallic liner 100 may be made of at least one metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, beryllium and alloys thereof, and more preferably aluminum or an aluminum alloy.

상기의 경금속을 금속성 라이너(110)로 사용함으로써, 수소저장압력용기(100)는 경량화할 수 있으며, 수소저장압력용기(100)의 내부에 고압수소기체를 충전되더라도, 균열 또는 변형을 최소화할 수 있다.By using the above-mentioned light metal as the metallic liner 110, the hydrogen storage pressure vessel 100 can be lightened and even if high-pressure hydrogen gas is filled in the hydrogen storage pressure vessel 100, cracking or deformation can be minimized have.

그러나 라이너는 금속으로 이루어지므로 수소저장용기의 경량화를 위해서는 상기 라이너의 두께를 최소로 하는 것이 바람직하다.However, since the liner is made of metal, it is preferable to minimize the thickness of the liner in order to reduce the weight of the hydrogen storage container.

상기의 금속성 라이너의 두께는 0.1 내지 3 mm 인 것이 바람직하며, 라이너의 두께가 0.1mm 미만인 경우에는 금속성 라이너가 수소기체의 압력에 의해 변형 또는 균열될 수 있으며, 3mm 이상인 경우에는 수소저장압력용기의 무게가 상대적으로 증대되므로 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 0.5 내지 1mm의 두께의 금속성 라이너를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.The thickness of the metallic liner is preferably 0.1 to 3 mm. When the thickness of the liner is less than 0.1 mm, the metallic liner may be deformed or cracked by the pressure of the hydrogen gas. When the thickness of the metallic liner is 3 mm or more, It is not preferable because the weight is relatively increased. More preferably, a metallic liner having a thickness of 0.5 to 1 mm is used.

이와 같이 금속성 라이너의 두께가 최소화 된 경우에는 수분이나 산소 등과 같이 산화성 물질에 의한 부식에 취약해지므로, 상기 금속 라이너층의 부식을 방지하기 위하여 금속성 라이너(110)의 외주면에는 산화방지용 차폐재층(111, 111′)을 코팅하거나 또는 필름화된 차폐재층(111, 111′)을 부착할 수 있으며, 보다 바람직하게는 금속성 라이너(110)의 내주면과 외주면에 차폐재 층을 형성한다. When the thickness of the metallic liner is minimized, the metallic liner 110 is vulnerable to corrosion by oxidizing substances such as moisture and oxygen. Therefore, in order to prevent corrosion of the metallic liner layer, 111 ', or more preferably, a shielding material layer is formed on the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the metallic liner 110. The shielding material layer 111, 111'

상기 산화방지용 차폐재 층은 유리를 코팅하여 형성할 수 있으며, 산소나 수분에 높은 차단성을 갖는 알루미나와 같은 무기층과 흡습층을 박막으로 형성하거나, 수분흡착제 등을 포함한 차단성 폴리머 필름으로 형성될 수도 있다.The antioxidant shielding material layer may be formed by coating glass. The antioxidant shielding material layer may be formed by forming a thin film of an inorganic layer such as alumina having a high barrier property to oxygen or moisture and a thin film, or a barrier polymer film including a moisture adsorbent It is possible.

박막층의 형성은 일예로서 일산화규소, 일산화칼슘, 일산화바륨등으로 형성된 흡습층, 상기 흡습층을 보호하는 배리어층으로서 Al2O3, TiO2, ZrO, SiO2, AlON, AlN, SiON, Si3N4, ZnO, 및 Ta2O5 등을 포함할 수 있다. 이때 상기 베리어층은 1층 혹은 다층으로 형성될 수 있으며, 상기 베리어층위에 흡습층을 다시 적층하거나, 유기물 베리어 층을 형성할 수 있다.Forming the thin film layer is moisture-absorbing layer formed of the silicon monoxide, nitrous calcium monoxide and barium as an example, as a barrier layer to protect the moisture-absorbing layer Al 2 O 3, TiO 2, ZrO, SiO 2, AlON, AlN, SiON, Si 3 N 4 , ZnO, and Ta 2 O 5 . At this time, the barrier layer may be formed as one layer or multiple layers, and the moisture absorbing layer may be laminated again on the barrier layer, or an organic material barrier layer may be formed.

차단성 폴리머 필름은 경화성 수지에 수분흡착제를 포함한 형태일 수 있다. 이때 상기 경화성 수지는 예를 들면, 경화되어 접착 특성을 나타낼 수 있는 것으로서, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카르복실기또는 아미드기 등과 같은 열경화 가능한 관능기를 하나 이상 포함하거나, 혹은 에폭사이드(epoxide)기, 고리형에테르(cyclic ether)기, 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기 또는 락톤(lactone)기 등과 같은 경화 가능한 관능기를 하나 이상 포함하는 수지를 들 수 있다. 구체적으로는 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 또는 에폭시 수지 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The barrier polymer film may be in a form containing a moisture adsorbent in the curable resin. The curable resin may include one or more thermosetting functional groups such as a glycidyl group, an isocyanate group, a hydroxyl group, a carboxyl group or an amide group, or an epoxide, And a resin containing at least one curable functional group such as a cyclic ether group, a sulfide group, an acetal group or a lactone group. Specifically, it may include, but is not limited to, an acrylic resin, a polyester resin, an isocyanate resin or an epoxy resin.

수분 흡착제의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예로서 알루미나 등의 금속분말, 금속산화물, 금속염 또는 오산화인(P2O5) 등이거나, 실리카, 제올라이트, 티타니아, 지르코니아 또는 몬모릴로나이트 등에서 선택된 하나 이상이다. Specific examples of the moisture adsorbent include, but are not limited to, metal powder such as alumina, metal oxide, metal salt or phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), silica, zeolite, titania, zirconia or montmorillonite.

상기에서 금속산화물의 구체적인 예로는, 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O), 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO) 또는 산화마그네슘(MgO) 등을 들 수 있고, 금속염의 예로는, 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2) 또는 황산니켈(NiSO4) 등과 같은 황산염, 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스트론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl3), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr2), 브롬화세슘(CeBr3), 브롬화셀레늄(SeBr4), 브롬화바나듐(VBr3), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화바륨(BaI2) 또는 요오드화마그네슘(MgI2) 등과 같은 금속할로겐화물; 또는 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산마그네슘 (Mg(ClO4)2) 등과 같은 금속염소산염 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specific examples of the metal oxide include lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO) Examples include lithium sulfate (Li 2 SO 4), sodium sulfate (Na 2 SO 4), calcium sulfate (CaSO 4), magnesium sulfate (MgSO 4), cobalt sulfate (CoSO 4), sulfate, gallium (Ga 2 (SO 4) 3), titanium sulfate (Ti (SO 4) 2) or nickel sulfate (a sulfate such as NiSO 4), calcium chloride (CaCl 2), magnesium chloride (MgCl 2), strontium chloride (SrCl 2), chloride, yttrium (YCl 3) , Cobalt chloride (CuCl 2 ), cesium fluoride (CsF), tantalum fluoride (TaF 5 ), niobium fluoride (NbF 5 ), lithium bromide (LiBr), calcium bromide (CaBr 2 ), cesium bromide (CeBr 3 ) (SeBr 4), vanadium bromide (VBr 3), a metal halide such as magnesium bromide (MgBr 2), barium iodide (BaI 2), or magnesium iodide (MgI 2); Or barium perchlorate (Ba (ClO 4) 2) or magnesium perchlorate (Mg (ClO 4) 2) may be a metal chlorites, such as, without being limited thereto.

또한, 금속성 라이너(110)의 외주면에 산화방지용 차폐재층은 전기 코팅(electrocoating), 슬롯 코팅 (slot coating), 압출 코팅(extrusion coating), 유동 코팅(flow coating), 분사 코팅(spray coating), 또는 다른 연속 코팅 공정에 의해 코팅되어질 수 있다.The antioxidant shielding material layer may be formed on the outer surface of the metallic liner 110 by electrocoating, slot coating, extrusion coating, flow coating, spray coating, or the like. Or may be coated by other continuous coating processes.

본 발명에 있어서, 산화방지용 차폐재층 외주면에 복합재층(120)이 추가적으로 포함될 수 있다. In the present invention, the composite layer 120 may be further included on the outer circumferential surface of the antioxidant shielding material layer.

상기 복합재층(120)은 고분자 복합재층으로, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리아미드, 에폭시 수지, 폴리 염화비닐을 포함하는 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌이다. The composite material layer 120 is preferably a polymer composite material layer selected from the group including high-density polyethylene, polyamide, epoxy resin, and polyvinyl chloride. More preferably, it is high-density polyethylene.

본 발명의 고분자 복합재층은 수소저장압력용기의 중량을 크게 증가시키지 않으면서도 수소저장압력용기의 강도를 증대시킬 수 있다.The polymer composite material layer of the present invention can increase the strength of the hydrogen storage pressure vessel without significantly increasing the weight of the hydrogen storage pressure vessel.

수소저장압력용기(100)의 복합재층(120)의 외주면에는 섬유 보강층(130)이 있으며, 상기 섬유 보강층(130)은 유리섬유, 탄소섬유 또는 PVA 섬유 등에서 선택된 하나 이상을 사용한 섬유강화플라스틱으로 구성된다.The fiber reinforcing layer 130 is formed of a fiber reinforced plastic using at least one selected from glass fiber, carbon fiber, PVA fiber and the like. The fiber reinforcing layer 130 is formed on the outer circumferential surface of the composite material layer 120 of the hydrogen storage pressure vessel 100. do.

본 발명에 있어서, 섬유 보강층(130)은 권취되어 형성되는 것으로, 수소저장압력용기(100)의 외주면을 감싸면서 섬유 보강층을 형성하기 때문에 수소저장압력용기(100)에 가해지는 기계적 응력과 용기의 수소저장압력용기(100)의 변형 또는 균열을 방지하는 역할을 한다. In the present invention, since the fiber reinforcing layer 130 is formed by winding, the fiber reinforcing layer is formed while surrounding the outer circumferential surface of the hydrogen storage pressure vessel 100, so that the mechanical stress applied to the hydrogen storage pressure vessel 100, And serves to prevent deformation or cracking of the hydrogen storage pressure vessel 100.

도 5는 본 발명에 따른 수소저장압력용기 제작방법에 대한 순서도로, 금속성 라이너(110)가 형성되는 라이너 형성단계(S100), 금속성 라이너(110)의 내주면 또는 외주면에 차폐재층(111, 111′)이 코팅되거나 라미네이션 접합되어 형성되는 차폐재층 형성단계(S200), 금속성 라이너(110) 외주면에 복합재층(120)을 형성하는 복합재층 형성단계(S300) 및 복합재층(120) 외주면에 권취되어 섬유 보강층(130)을 형성하는 섬유 보강층 형성단계(S400)를 포함할 수 있다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hydrogen storage pressure vessel according to the present invention. Referring to FIG. 5, a liner forming step S100 of forming a metallic liner 110, a step of forming a shielding material layer 111, 111 'on an inner circumferential surface or an outer circumferential surface of a metallic liner 110, A step S300 of forming a composite material layer 120 on the outer surface of the metallic liner 110 and a step S300 of forming a composite material layer 120 on the outer surface of the composite material layer 120, And forming a fiber reinforcing layer (S400) for forming the reinforcing layer (130).

본 발명에 있어서, 금속성 라이너(110)가 형성되는 라이너 형성단계(S100)에서 금속성 라이너(110)는 블로우 몰링에 의해 외형이 형성될 수 있다. 금형 내부에 블로우 몰딩 성형전 금속성 라이너가 삽입되고, 금속성 라이너 내부를 가압하여 금속성 라이너가 팽창됨으로써, 금형 내부의 형상과 동일하게 금속성 라이너의 외형이 성형된다.In the present invention, the metallic liner 110 may be formed by blow molding in the liner forming step S100 where the metallic liner 110 is formed. A metallic liner is inserted into the mold before blow molding, and the metallic liner is inflated by pressing the inside of the metallic liner so that the external shape of the metallic liner is formed in the same manner as the inside of the mold.

또한, 차폐재층 형성단계(S200)는 금속성 라이너(110)의 내주면 또는 외주면에 차폐재층(111, 111′)은 스프레이 코팅등으로 형성될 수 있으며, 필름화된 차폐재층(111, 111′)이 금속성 라이너의 내주면 또는 외주면에 부착되어 차폐재층(111, 111′)을 형성할 수 있다.The shielding material layer forming step S200 may be performed by spray coating or the like on the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the metallic liner 110 and the shielding material layers 111 and 111 ' And may be attached to the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the metallic liner to form the shielding material layers 111 and 111 '.

수소저장압력용기(100)를 제조하는 과정 중에서 복합재층 형성단계(S300)는 금속성 라이너의 외주면에 코팅되거나 금속라이너 외주면에 코팅된 차폐재층(111, 111′)의 외주면에 코팅되어 형성될 수 있다.During the process of manufacturing the hydrogen storage pressure vessel 100, the composite layer forming step S300 may be formed by coating the outer circumferential surface of the metallic liner or the outer circumferential surface of the shielding material layer 111 or 111 'coated on the outer surface of the metal liner .

섬유 보강층 형성단계(S400)에서는 유리섬유 또는 탄소섬유가 권취되어 형성되어 섬유 보강층(130)을 형성할 수 있다. In the fiber reinforcing layer forming step S400, glass fiber or carbon fiber may be wound and formed to form the fiber reinforcing layer 130. [

이상으로 본 발명에 대하여 구체적으로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and that various modifications and equivalents may be resorted to by those skilled in the art. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the following claims.

100: 수소저장압력용기
110: 금속성 라이너
111, 111′: 차폐재층
120: 복합재층
130: 섬유 보강재층100: hydrogen storage pressure vessel
110: Metallic liner
111, 111 ': shielding material layer
120: composite layer
130: Fiber reinforcement layer

Claims (10)

원통형의 형상을 가지며, 상부 또는 하부에 수소 유입 또는 배출을 위한 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하는 수소저장압력용기로서,
금속성 라이너(110);
복합재층 외주면에 형성된 섬유 보강층(130); 및
상기 금속성 라이너와 섬유 보강층 사이에 산화방지용 차폐재층(111)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).1. A hydrogen storage pressure vessel having a cylindrical shape and including at least one or more openings for hydrogen inflow or outflow at an upper portion or a lower portion,
Metallic liner 110;
A fiber reinforcing layer 130 formed on the outer surface of the composite layer; And
And an antioxidant shielding material layer (111) between the metallic liner and the fiber reinforcing layer. 제1항에 있어서,
상기 금속성 라이너의 내주면에 산화방지용 차폐재층(111)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).The method according to claim 1,
The hydrogen storage pressure vessel (100) according to claim 1, further comprising an antioxidant shielding material layer (111) on the inner circumferential surface of the metallic liner. 제1항에 있어서,
상기 금속성 라이너와 섬유 보강재층 사이에 복합재층을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기.The method according to claim 1,
Further comprising a layer of composite material between the metallic liner and the fibrous reinforcement layer. 제1항에 있어서,
상기 금속성 라이너(110)는 경금속으로 루미늄, 마그네슘, 베릴륨 및 이들 각각의 합금에서 선택된 금속을 사용하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).The method according to claim 1,
Wherein the metallic liner (110) uses a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, beryllium, and alloys thereof as the light metal. 제1항에 있어서,
상기 금속성 라이너(110)의 두께는 0.1 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).The method according to claim 1,
Wherein the metallic liner (110) has a thickness of 0.1 to 3 mm. 제1항에 있어서,
상기 섬유 보강층(130)은 유리섬유, 탄소섬유 또는 PVA 섬유 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).The method according to claim 1,
Wherein the fiber reinforcing layer (130) is selected from glass fiber, carbon fiber or PVA fiber. 제1항에 있어서,
상기 산화방지용 차폐재층(111)은 수분과 산소을 차단하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).The method according to claim 1,
The hydrogen storage pressure vessel (100) according to claim 1, wherein the antioxidant shielding material layer (111) blocks moisture and oxygen. 제1항에 있어서,
상기 산화방지용 차폐재층(111)은 유리코팅막, 흡습층과 무기물을 포함한 베리어층의 복합박막, 또는 수분흡착제가 포함된 경화성 수지 중에서 선택된 하나 이상의 층인 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기(100).The method according to claim 1,
Wherein the antioxidant shielding material layer (111) is at least one layer selected from the group consisting of a glass coating, a composite thin film of a hygroscopic layer and a barrier layer containing an inorganic substance, or a curable resin containing a moisture adsorbent. 원통형의 형상을 가지며, 상부 또는 하부에 수소 유입 또는 배출을 위한 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하는 수소저장압력용기로서,
금속성 라이너가 형성되는 라이너 형성단계(S100);
금속성 라이너의 외주면에 산화방지용 차폐재층이 코팅 또는 필름화되어 형성되는 차폐재층 형성단계(S200);
산화방지용 차폐재층 외주면에 권취되어 섬유 보강층을 형성하는 섬유 보강층 형성단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기 제작방법.1. A hydrogen storage pressure vessel having a cylindrical shape and including at least one or more openings for hydrogen inflow or outflow at an upper portion or a lower portion,
Forming a metallic liner (S100);
Forming a shielding material layer (S200) on the outer circumferential surface of the metallic liner by coating or filming an antioxidant shielding material layer;
And forming a fiber reinforcing layer (S300) on the outer circumferential surface of the shielding material layer to form a fiber reinforcing layer. 제9항에 있어서,
상기 차폐재층 형성단계 후 복합재층 형성단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장압력용기 제작방법.

10. The method of claim 9,
Further comprising a step of forming a composite layer after the step of forming the shielding material layer.

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