هل ستحسن ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية إنتاج ومعالجة زجاجات تخزين الهيدروجين في المستقبل؟

أظهرت النتائج أن تشوه الزجاجة المصنوعة من ألياف الكربون من النوع S من النوع IV كان 10.873 مم، وكان تشوه الزجاجة من ألياف الكربون من النوع T700- من النوع IV 1{{1{{12 }}}}.176 ملم، وكان تشوه زجاجة الكيفلار من النوع الرابع 1.0845 ملم. وكانت السلالات المرنة للمواد الثلاث 0.26812، 0.25658، و0.073177، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، كان الضغط الرئيسي الأقصى لزجاجة الألياف الزجاجية من النوع S هو 1105.9 ميجا باسكال، وكان الضغط لزجاجة ألياف الكربون من النوع IV 1168.2 ميجا باسكال، وكان الضغط لزجاجة كيفلر من النوع الرابع 1389.4 ميجا باسكال. وأشارت الدراسة إلى أنه ضمن نطاقات مقبولة من الإجهاد والانفعال، تعتبر ألياف الأراميد مواد مناسبة لأوعية ضغط الهيدروجين.

باختصار، في تطبيق زجاجات تخزين الهيدروجين من المواد المركبة، توفر مركبات ألياف الكربون صلابة أعلى، بينما توفر مركبات ألياف الأراميد صلابة أفضل. وبطبيعة الحال، فإن هذين النوعين من المركبات لا يستبعد أحدهما الآخر؛ وبدلاً من ذلك، من خلال التصميم والجمع المعقولين، يمكن الاستفادة من المزايا الخاصة بكل منهما. يمكن لهذا النهج أن يوازن بين الصلابة والمتانة في تطبيقات زجاجات تخزين الهيدروجين المصنوعة من ألياف الكربون، مما يضمن الأداء الميكانيكي مع تعزيز السلامة.

هل تستطيع زجاجات تخزين الهيدروجين المصنوعة من ألياف الكربون عكس الانخفاض في قيمة "الذهب الأسود"؟

تُعرف ألياف الكربون باسم "الذهب الأسود"، مما يعكس قيمتها العالية، وبالتالي ظلت أسعار السوق مرتفعة. ومع ذلك، تشير إحصائيات العامين الماضيين إلى أن قيمة "الذهب الأسود" آخذة في الانخفاض. يجب على العاملين في الصناعات ذات الصلة أو المتخصصين في ألياف الكربون أن يفهموا الأسباب الكامنة وراء هذا الاتجاه. وكانت هناك زيادة في الطاقة الإنتاجية المنخفضة لألياف الكربون، في حين وصل الطلب من الصناعات التحويلية إلى حد التشبع. نتيجة العرض الزائد هو الانخفاض السريع في أسعار سوق ألياف الكربون. وبطبيعة الحال، لم تكن الزيادة في القدرة الإنتاجية للألياف الكربونية والمواد المركبة المتوسطة إلى المتطورة كبيرة، ولم تتغير أسعار السوق كثيراً.

تشير البيانات إلى أنه في عام 2022، وصل حجم سوق ألياف الكربون العالمية إلى 4.386 مليار دولار أمريكي، بزيادة سنوية قدرها 29.0%. بلغ الطلب العالمي على ألياف الكربون 135000 طنًا، بزيادة قدرها 14.4% مقارنة بـ 118000 طنًا في عام 2021. مدفوعًا بسياسة "الكربون المزدوج"، شهد سوق أوعية الضغط نموًا سريعًا، مع وصول الطلب العالمي على أوعية الضغط إلى 14800 طن في عام 2022، بزيادة قدرها 34.5% عن العام السابق، وهو ما يمثل 11.0% من السوق المجزأة. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2030، سيتجاوز الطلب العالمي على أوعية الضغط 80,000 طن، مما يشير إلى اتجاه نمو قوي.

في عام 2022، استخدمت الصين ما يقرب من 6,000 طن من ألياف الكربون لصناعة أسطوانات الغاز، مع ما يقرب من نصف تلك الكمية المستخدمة في زجاجات تخزين الهيدروجين. في المستقبل، من المرجح أن تظهر نقطة نمو ألياف الكربون في أوعية الضغط من سوق زجاجات تخزين الهيدروجين. ومع الدفع القوي للحكومة لتطوير خلايا ومركبات وقود الهيدروجين، هناك إمكانات هائلة في قطاع زجاجات تخزين الهيدروجين، مما يؤدي إلى تسارع الطلب على ألياف الكربون في هذا المجال. تشير البيانات إلى أنه بحلول نهاية عام 2022، بلغ عدد المركبات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني في الصين حوالي 12300 مركبة، مع هدف الوصول إلى 50 000 بحلول عام 2025، مما يؤدي إلى معدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 60%. وإذا زاد الطلب على ألياف الكربون لزجاجات تخزين الهيدروجين إلى 50% بحلول عام 2025، فقد يصل الطلب على ألياف الكربون إلى 12700 طن.

وفي السنوات المقبلة، ستكون إمكانات زجاجات تخزين الهيدروجين المصنوعة من ألياف الكربون هائلة. لا تعمل القدرة المستهدفة لإنتاج ألياف الكربون المنخفضة على تخفيف الانخفاض في قيمة "الذهب الأسود" فحسب، بل تعزز أيضًا التطور السريع لصناعة الطاقة الهيدروجينية، مما يحقق وضعًا حقيقيًا مربحًا للجانبين.

هل ستحسن ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية إنتاج ومعالجة زجاجات تخزين الهيدروجين في المستقبل؟

ومن المتوقع أن يساعد إطلاق الطاقة الإنتاجية المنخفضة لألياف الكربون في حل التحديات التي تواجهها صناعة ألياف الكربون المحلية، لكن هذا ليس حلاً طويل المدى. يعد التحسين الأكثر شمولاً لتكنولوجيا ألياف الكربون - وخاصة إتقان قدرات الإنتاج الضخم لألياف الكربون المتوسطة إلى المتطورة - أمرًا ضروريًا لاكتساب ميزة تنافسية في سوق ألياف الكربون العالمية. يمكن أن تكون ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية الاتجاه المهم التالي لتطوير صناعة ألياف الكربون. إذن، هل ستلعب مركبات ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية دورًا معززًا في استخدام الطاقة الهيدروجينية؟

مزايا مركبات ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية:

1. نسبة القوة إلى الوزن العالية: تشتهر ألياف الكربون بنسبة قوتها إلى وزنها العالية. إن الجمع بين ألياف الكربون ومصفوفة اللدائن الحرارية يعزز هذه الميزة، مما يجعل مركبات ألياف الكربون اللدائن الحرارية جذابة للتطبيقات في صناعات الطيران والسيارات حيث تعد المواد خفيفة الوزن والقوة العالية أمرًا بالغ الأهمية.

2. الاستقرار الكيميائي: تظهر راتنجات اللدائن الحرارية عادة مقاومة كيميائية أفضل مقارنة بالراتنجات المتصلدة بالحرارة، مما يجعل مركبات ألياف الكربون اللدائن الحرارية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب الاتصال بالمواد الكيميائية العدوانية، مثل تلك الموجودة في صناعة المعالجة الكيميائية.

3. تحسين مقاومة التأثير: بالمقارنة مع الراتنجات المتصلدة بالحرارة، غالبًا ما تتمتع الراتنجات البلاستيكية الحرارية بمقاومة أفضل للصدمات وصلابة، مما يجعل مركبات ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية مثالية للتطبيقات التي تتطلب أداءً ممتازًا للصدمات.

4. التصنيع السريع: سرعة معالجة مركبات ألياف الكربون بالحرارة أسرع من مركبات ألياف الكربون بالحرارة بسبب أوقات المعالجة الأقصر. تفيد هذه الخاصية الصناعات التي تتطلب دورات إنتاج سريعة وإنتاجية عالية.