何太碧 郭永智 毛 丹 王 艳

（1.西华大学汽车与交通学院，四川 成都 610039；2.成都工贸职业技术学院，四川 成都 611731）

0 引言

氢能是来源广、能储存、使用性能稳定的清洁能源，发展前景好、备受关注［1-2］，其中氢能高效可靠的储运技术是其应用推广的重要一环。这也被认为是氢能利用产业化发展的瓶颈问题之一［3］。目前氢能主要用于汽车燃料，相比天然气汽车，氢燃料电池汽车更加环保和安全［4-5］。对于氢燃料电池汽车而言，目前主要使用的是压力容器高压气态储存方式［6-7］，Ⅲ型、Ⅳ型瓶被认为是车载储氢的理想容器［8］，其增强层主要是用碳纤维作为缠绕材料，其性能优越，但生产成本高昂。玄武岩纤维作为一种绿色材料，有着高强度、耐高温和低成本等特点［9］，作为新型缠绕增强材料，已被应用于缠绕呼吸气瓶［10］和车用压缩天然气气瓶［11-12］。国内外大量实践表明，有限元仿真对于复合材料气瓶的设计是比较可靠的，采用玄武岩纤维缠绕储氢复合材料Ⅲ型气瓶，运用Abaqus 有限元分析软件可模拟气瓶在不同工况下的结构强度，并验证玄武岩纤维缠绕储氢气瓶的可靠性。

1 储氢气瓶结构设计

储氢气瓶结构主要包括内胆和纤维缠绕层两大部分。因氢气不像LNG 在储运过程中对储存温度有特殊要求，不用考虑类如LNG 在长期储运中产生蒸发气对储气瓶的影响，所以不用设计隔热绝热层［13-14］。内胆材料选用强度高、密度低，具有良好抗氢脆性能和腐蚀性能的6061-T6铝合金［15-16］，其材料参数见表1；玄武岩纤维与E-51 环氧树脂复合，其复合后材料性能参数见表2。……