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英國 NCC 與合作伙伴 B&M Longworth 和 Cygnet Texkimp實(shí)現(xiàn)了連續(xù)碳纖維回收，這是為氫市場提供可持續(xù)復(fù)合壓力容器的重要第一步。
圖片來源:國家復(fù)合材料中心(NCC)
英國國家復(fù)合材料中心(英國布里斯托爾)的工程師，英國先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用卓越中心，與英國SME合作伙伴B&M Longworth (Edgworth，英國)和Cygnet Texkimp (Northwich，英國柴郡)，成功地從整個壓力容器中回收連續(xù)碳纖維，并重新利用它們制造了一個新的壓力容器。據(jù)報道，這是英國首次實(shí)現(xiàn)這一過程，是英國氫能發(fā)展的一個重要里程碑。
NCC表示，由于氫的能量密度較低，因此需要在350- 700bar (5076-10152 psi)的高壓下進(jìn)行壓縮和存儲。這使得高強(qiáng)度、低重量的碳纖維成為首選材料，特別是用于汽車或飛機(jī)等車輛中的氫壓力容器，其中功率重量比至關(guān)重要。然而，2025年至2030年期間，碳纖維的需求預(yù)計(jì)將增長5倍，超過全球生產(chǎn)能力。因此，創(chuàng)造可行的、低成本的回收工藝，保留連續(xù)碳纖維的固有強(qiáng)度，以便循環(huán)利用，是發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。
據(jù) NCC 稱，直到最近，飛機(jī)機(jī)翼和風(fēng)力渦輪機(jī)葉片等復(fù)合材料部件的回收工藝導(dǎo)致短纖維的機(jī)械性能低于原生纖維。雖然這種材料有一些應(yīng)用，但它不適合在高性能產(chǎn)品中重復(fù)使用。
NCC 團(tuán)隊(duì)與 B&M Longworth 合作，使用公司革命性的 DEECOM 工藝成功地從報廢 (EOL) 復(fù)合材料壓力罐中回收了連續(xù)碳纖維。該工藝最初是設(shè)計(jì)用來從過濾器和生產(chǎn)設(shè)備中去除廢聚合物，該工藝使用過熱蒸汽在壓縮下穿透復(fù)合材料聚合物中的微觀裂縫，然后在那里冷凝。在減壓過程中，它會沸騰膨脹，使聚合物開裂并帶走破碎的顆粒。然后重復(fù)該壓力擺動循環(huán)，直到所有基體（懸浮在聚合物中的材料）都與纖維分離，從而使單體也可以被回收以進(jìn)行可能的再加工。
“這項(xiàng)技術(shù)不僅有可能改變復(fù)合材料的 EOL 結(jié)果，而且還展示了我們?nèi)绾卧诓粨p害纖維基本特性的情況下做到這一點(diǎn)?！?br/>NCC表示，至關(guān)重要的是，DEECOM工藝使主要成分材料完好無損，能夠保留任何長度。與 Cygnet Texkimp 合作的 NCC 工程師可以使用回收的連續(xù)碳纖維來制造一個使用長絲纏繞的新壓力容器。
該伙伴關(guān)系目前正尋求與制造商合作，將這一過程規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化，并分享最近回收試驗(yàn)的知識。下一步是對回收材料和回收容器進(jìn)行纖維特性分析，團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)是：開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)儲氫解決方案的顛覆性技術(shù)。
“實(shí)現(xiàn)連續(xù)纖維回收是我們實(shí)現(xiàn)完全可回收認(rèn)證儲罐目標(biāo)的重要一步——如果我們要將氫納入我們的能源結(jié)構(gòu)中并實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)，這是我們需要解決的關(guān)鍵技術(shù)障礙，”NCC氫氣總工程師Marcus Walls-Bruck說。項(xiàng)目結(jié)果將于本周在 JEC World 上公布?！拔覀冋幱谀軌蚍窒砝w維回收和復(fù)合材料壓力容器廣泛設(shè)計(jì)勘探工作的階段，我們希望聽到有興趣加入我們的可持續(xù)壓力容器之旅的公司?！?br/>纖維回收和回收項(xiàng)目是NCC氫計(jì)劃的一部分，開發(fā)和分享技術(shù)知識，跨部門復(fù)合專業(yè)知識和最先進(jìn)的技術(shù)，企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)他們的氫雄心。
作為這個項(xiàng)目的一部分，NCC的工程師們致力于改進(jìn)復(fù)合材料壓力容器的設(shè)計(jì)，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析，以最大限度地減少浪費(fèi)，并試用工業(yè)將用于回收和再循環(huán)連續(xù)碳纖維的工具和制造工藝。據(jù)報道，他們還交付了低溫壓力容器的復(fù)合材料設(shè)計(jì)規(guī)范，并正在研究復(fù)合材料壓力管道的認(rèn)證途徑，包括海上使用的管道。
“在對 DEECOM 用于復(fù)合材料回收和循環(huán)進(jìn)行深入研發(fā)之后，我們很高興看到壓力罐的成功回收和再制造，”B&M Longworth Ltd. 董事 Jen Hill 說?！白罱捻?xiàng)目在一系列復(fù)合板和汽車零部件方面取得了成功，因此轉(zhuǎn)向氫罐是下一個合理的挑戰(zhàn)。得益于國家復(fù)合材料中心專家的洞見，以及我們在 Cygnet Texkimp 合作伙伴的專業(yè)知識，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一些人認(rèn)為不可能的事情，并且已經(jīng)進(jìn)入測試階段并尋找下一個挑戰(zhàn)?！?br/>Cygnet Texkimp的首席執(zhí)行官Luke Vardy補(bǔ)充說：“這項(xiàng)合作和技術(shù)最令人興奮的方面是，我們能夠在工藝的每個階段最大化纖維的價值和完整性?！薄斑@項(xiàng)技術(shù)不僅有潛力改變復(fù)合材料的EOL結(jié)果，而且它還展示了我們?nèi)绾卧诓挥绊懤w維基本性能的情況下做到這一點(diǎn)。對纖維完整性的保留意義重大，因?yàn)樗刮覀兡軌蛞钥煽亢涂沙掷m(xù)的方式回收和重新利用碳纖維，同時創(chuàng)造出最高質(zhì)量和一致性的最終產(chǎn)品?！?nbsp;
來源：carbontech