氢储能用先进圆筒形复合材料压力容器的制造工艺挑战：综合评述

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本文综合评述了航空航天、水下真空舱和汽车领域用于氢储能的圆筒形高端储氢系统中第V型复合材料压力容器（CPV）的制造工艺。无衬里第V型CPV因其优异性能成为下一代可持续能源储存的关键技术。与第IV型容器相比，第V型容器在重量减少超过25%、体积密度提高超过15%的同时，氢气渗透率从10⁻¹²降低至<10⁻¹⁶ mol·m⁻¹·s⁻¹·Pa⁻¹，显著改善了氢气阻隔性能。第V型容器消除了聚合物衬里，实现了更均匀的应力分布和更高的爆破性能。在低温液氢储存（压力达35 MPa）条件下，采用改性环氧树脂的第V型容器也得到了探索。研究表明，含有粘土薄膜、砂、聚乙烯和聚氨酯的交联复合材料层合板的力学特性在低温液氢储存系统中得到了分析。采用合适的纤维/基体排列方向和聚乙烯膜替代聚乙烯衬里可强化第IV型容器，但需避免复合材料脆化和失效。通过缠绕工艺和自动纤维铺放（AFP）技术研究了螺旋、环向和极向等不同缠绕序列，结果表明55°螺旋缠绕后进行环向缠绕可获得最高强度。综合评述表明，无衬里第V型容器的制造工艺和渗透性仍需深入研究。虽然高性能树脂、纳米粒子增强等新型材料和AFP、非高压釜固化等先进制造技术显示出良好前景，但针对无衬里设计中氢气渗透和结构完整性的一致性、可扩展性解决方案仍在积极研究中。

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