民机液氢存储罐

设计工具针对给定的一组参数进行低温氢储罐设计，并通过三种储罐设计选项进行了进一步论证。航空航天和 H2 储罐中的氢气

国家复合材料中心（NCC，Bristol，英国）创建了一个概念设计工具，可根据客户的具体要求优化氢气低温罐的设计。该工具由 NCC 工程师开发了 12 个多月，围绕着氢质量、蒸发率和休眠等关键参数工 作，休眠是指如果飞机整夜静止，从油箱加油到需要排出气体压力的时间。

新的设计工具使 NCC 能够快速轻松地为给定的一组参数提供最高效的储罐设计。特别是，它将帮助制造商确定正确的设计，进入详细设计阶段，从而降低希望为新的氢经济构建复合材料能力的企业的进入门槛。

作为航空航天技术研究所（ATI）FlyZero 计划的一部分，NCC 团队成功地试用了该概念设计工具，该计划旨在到 2030 年实现商业航空的零碳排放。该团队使用该工具为支线、窄体和中型飞机开发了三种低温储罐设计方案，评估了热、静态、形状和体积需求。据报道，与金属基线相比，所有概念都显著减轻了储罐的内层和外层的重量。

航空航天技术研究所技术、结构、制造和材料主管 Alex Hickson 表示：“作为中远程飞行零排放飞机未来燃料系统的一部分，设计工具对于低温储氢罐的发展至关重要。”。“所有寻求为可持续航空行业开发成熟设计和系统的人都可以获得这些能力的开发，这标志着英国向前迈出了宝贵的一步。NCC 和更广泛的 HVM Catapult 是不断增长的英国网络的一部分，该网络建立了有利于环境的氢气能力，同时为英国供应链在未来创造了机会到 2050 年实现净零排放的低碳经济。”

复合低温氢气的发展

国家复合材料中心（NCC）的职责是与会员和客户密切合作，解决难题。随着公司认识到氢气和实现净零目标的重要性，NCC 一直在与客户独立合作， “建立测试和设计低温系统用复合材料的专业知识”改善微裂纹性能和理解帘布层设计的重要性（减少帘布层厚度和相邻帘布层角度）是 NCC 处理这一主题的一些方法。氢技术负责人 Marcus Wall Bruck 和氢技术首席研究工程师 Matt Kay 表示，NCC 正在开发一种 “在低温下进行测试的独特方法，该方法专注于微裂纹的形成，而无需使用耗时且昂贵的循环测试。这种类型的测试可以简化材料选择，并为建模提供信息，这样设计就可以在不引发微裂纹泄漏的情况下受到适当的应力。”

材料选择和表征的解决方案已经在进行中。

相邻的发展包括 NCC 在 JEC World 2023 上宣布其基于英国的复合低温储罐测试计划，该计划将“从储存液氢（LH2）的无衬碳纤维储罐开始，验证和加速设计、制造和测试能力”。

虽然氢有可能降低商业航空的碳足迹，但存在重大的工程挑战。其中最主要的是燃料储存问题——氢气的体积密度比传统航空燃料低，因此必须以液体形式保持在-253°C，并且不能占用飞机内太多空间。储罐必须能够承受压力和飞行载荷，但质量损失最小，并且能够适应有限的、有时形状笨拙的内部容积。根据 NCC 的说法，复合材料在未来可以提供一种有竞争力的解决方案——NCC 正在与合作伙伴一起推进这项工作计划，以使技术成熟。

该概念设计工具构成了 NCC 氢能工作计划的一部分，该计划建立在两年的研发和提高复合材料氢压力容器和低温罐供应链能力的独特愿景的基础上，以在英国进行制造。该计划的下一步正在进行中，以英国为基地的复合材料低温储罐测试计划将验证和加速设计、制造和测试能力，从用于储存 LH2 的无衬碳纤维储罐开始。该团队还致力于材料表征，对复合材料在低温下的行为有了真正的了解。

氢技术主管 Marcus Wall Bruck 补充道：“我们开发的概念设计工具为希望加速其复合低温储罐能力的制造商提供了巨大的价值和优势。”。“我们汇集了 NCC 的集体工程专业知识，构建了一个灵活而严格的设计工具，最终让客户有信心更快地选择概念。”

作为 NCC 与行业合作创新计划的一部分，可以使用氢能概念设计工具，该团队正在积极寻找合作伙伴，以建立强大的英国供应链。

注：原文见《 NCC creates concept design tool for composite H2 cryogenic tanks 》2023.5.3.

30 升单件式和分体式储罐结构在保持完全完整性的同时经历了各种压力和测试循环。端凸台设计测试正在进行中。

复合材料低温储罐

国家复合材料中心（英国布里斯托尔）宣布，该中心已成功测试了其设计和制造的一系列液态氢复合材料低温储罐（LH2）。作为英国设计、建造和测试的首批复合低温储氢罐之一，这是该公司发展该领域专业知识的一部分，以支持英国向氢经济转型。

该结果建立在之前关于 NCC 复合低温储罐测试计划和概念工具的公告之上。复合材料设计专业知识对于实现长寿命低温储罐至关重要，以克服复合材料配方的一些潜在限制。商用氢燃料飞机需要储罐尽可能轻，多次加注和排空（高循环），并能使用几十年。

由菲尔顿系统工程公司（FSE，Bristol）进行的储罐测试项目使用了 LH2 真空测试箱和低温测试仪器。在整个测试过程中，对储罐性能进行了密切监测，以将性能与模型进行比较，储罐成功地保持了完整性。

使用 LH2 对两个储罐进行了测试，一个是单件结构，另一个是分体设计，以评估大型储罐设计和制造的可行性。这些储罐的容量为 30 升，设计压力为 8 巴，并在 NCC 现场使用自动铺丝机（AFP）制造。这些储罐仅由一个外壳组成，用于容纳 LH2，并安装在 FSE 测试设施的真空室内，以提供绝缘。

一体式罐经历了 10 次热循环，即清空并重新填充LH2，最高压力为 1 巴，然后进行一次最高压力为7巴的压力循环。两件式储罐在 LH2（-253°C）温度下从 0-7 巴经历了 10 次压力循环。这些结果使模型得以验证，并计划在 FSE 进行进一步的循环，以测试使用相同复合材料储罐的替代端凸台设计。

NCC 氢气技术负责人 Marcus Walls-Bruck 表示：“我们的研究结果和开发的新方法将使英国能够快速进步，建立对低温储罐设计和制造挑战的基本理解。” “这是朝着英国发展未来氢动力飞机设计和制造能力的目标迈出的重要一步。”

NCC 还在为压力容器和管道开发最先进的氢气运输和储存制造和测试设施，这将巩固其设计、测试和制造能力。由于压力测试系统已经到位，到 2023 年底，该设施将安装一台长丝缠绕机和热塑性管道缠绕机。

注：原文见《 NCC composite cryogenic tanks successfully tested with LH2 》 2023.10.13

Hexagon Composites 和 Hexagon Purus 之间将进一步开发和扩大潜在破坏性的液体（可再生）天然气和液氢技术。

低温避难所低温储罐技术

4 月 21 日，Hexagon Composites（挪威lesund）签署了一项协议，收购 Cryohoter GmbH 40%的股份。Cryohote GmbH 是一家总部位于奥地利多布尔的公司，专门开发液体（可再生）天然气（LNG）和液氢（LH2）的低温储罐技术。

Hexagon 集团提供压缩天然气（CNG），包括可再生天然气（RNG）、压缩氢气和电池电力系统，作为其清洁燃料解决方案组合的一部分。液化天然气和 LH2 的储存将为其现有产品增加一个新的维度，补充其投资组合，并分别为 Hexagon Agility（美国加利福尼亚州科斯塔梅萨）和 Hexagon Purus（?lesund）释放新的机会。Hexagon Composites 首席执行官 Jon Erik Engeset 表示：“与市场上现有的技术替代品相比，低温避难所具 有潜在的颠覆性技术，具有竞争优势。我们的目标是帮 助这项技术的商业化和工业化。” “Cryohotel 技术的 加入扩大了我们的产品组合，包括领先的液化气解决方案。这将进一步加强我们推动重型运输行业脱碳的努力，支持欧洲和其他关键地区确保能源独立，并巩固我们作 为清洁能源解决方案全球领导者的地位。”

Hexagon Composites ASA 将进行 250 万欧元的初始投资，收购 Cryohotert 40%的液化天然气业务，并可在未来三到十年内购买剩余权益。Hexagon 表示，它将与 Cryohote 合作，在未来几年进一步开发这项技术并扩大业务规模。

Hexagon Purus ASA（由 Hexagon Composites 持有 73.3%的股份）将进行 350 万欧元的初始投资，收购 Cryohotel LH2 业务 40%的股份，并可在未来 5 至 10 年内购买剩余权益。Hexagon Purus 报告称，它将在未来几年与 Cryohote 一起进一步发展技术和业务。

Cryohotert 的液化天然气和 LH2 业务的分离承认了市场和产品开发的不同阶段。Hexagon Composites 指出，液化天然气移动解决方案已经有了一个成熟的市场， Cryohoter 的技术已经处于商业化前阶段，而 LH2 储存 的市场和产品处于开发的早期阶段，商业化的时间更长。在欧洲立法的支持下，预计可再生天然气以及电池电力和燃料电池电力技术将在欧洲商业运输部门脱碳的努力中发挥关键作用。

注：原文见《 Hexagon Composites acquires 40% stake in cryogenic tank technology company 》 2022.4.25