タイプIV水素貯蔵タンクの進歩：複合材料の採用による安全性の向上

現在、最も一般的な水素貯蔵技術には、高圧ガス貯蔵、極低温液体貯蔵、固体貯蔵があります。これらのうち、高圧ガス貯蔵は、低コスト、迅速な水素充填、低エネルギー消費、シンプルな構造などから、最も成熟した技術として浮上しており、水素貯蔵技術として最も好まれています。

水素貯蔵タンクの4つのタイプ：

内部ライナーのないタイプ V 完全複合タンクの登場とは別に、次の 4 種類の水素貯蔵タンクが市場に投入されています。

1. タイプI全金属製タンク：これらのタンクは、17.5～20MPaの作動圧力で大容量を実現し、低コストです。CNG（圧縮天然ガス）トラックやバス向けに少量使用されています。

2. タイプII金属ライニング複合材タンク：このタンクは、金属ライニング（通常は鋼鉄）とフープ方向に巻かれた複合材料を組み合わせたものです。26～30MPaの作動圧力で比較的大きな容量を、中程度のコストで提供します。CNG車両用途で広く使用されています。

3. タイプIII全複合材タンク：これらのタンクは、作動圧力が30～70MPaで容量が小さく、金属製ライナー（鋼鉄/アルミニウム）を使用しているためコストが高くなります。軽量の水素燃料電池自動車に使用されます。

4. タイプ IV プラスチックライニング複合タンク: これらのタンクは、ポリアミド (PA6)、高密度ポリエチレン (HDPE)、ポリエステルプラスチック (PET) などの材料で作られたライナーを備え、30 ～ 70 MPa の動作圧力で小容量を実現します。

タイプIV水素貯蔵タンクの利点：

現在、タイプ IV タンクは世界市場で広く使用されていますが、タイプ III タンクは依然として商用水素貯蔵市場で主流となっています。

水素圧力が30MPaを超えると、不可逆的な水素脆化が発生し、金属ライナーの腐食、ひび割れ、破損につながることが知られています。この状況は、水素漏洩とそれに続く爆発につながる可能性があります。

さらに、巻線層のアルミニウム金属と炭素繊維には電位差があり、アルミニウムライナーと炭素繊維巻線が直接接触すると腐食が発生しやすくなります。これを防ぐため、研究者らはライナーと巻線層の間に放電腐食層を追加しました。しかし、これにより水素貯蔵タンクの総重量が増加し、物流上の困難さとコストが増大します。

安全な水素輸送：優先事項：
タイプIIIタンクと比較して、タイプIV水素貯蔵タンクは安全性の面で大きな利点があります。まず、タイプIVタンクは、ポリアミド（PA6）、高密度ポリエチレン（HDPE）、ポリエステルプラスチック（PET）などの複合材料で構成された非金属ライナーを使用しています。ポリアミド（PA6）は、優れた引張強度、耐衝撃性、高い融点（最大220℃）を備えています。高密度ポリエチレン（HDPE）は、優れた耐熱性、環境応力亀裂耐性、靭性、耐衝撃性を備えています。これらのプラスチック複合材料で強化されたタイプIVタンクは、水素脆化と腐食に対する優れた耐性を示し、耐用年数の延長と安全性の向上につながります。次に、プラスチック複合材料の軽量性によりタンクの重量が軽減され、物流コストの削減につながります。

結論：
タイプIV水素貯蔵タンクへの複合材料の採用は、安全性と性能の向上において大きな進歩です。ポリアミド（PA6）、高密度ポリエチレン（HDPE）、ポリエステル樹脂（PET）などの非金属ライナーの採用により、水素脆化および腐食に対する耐性が向上します。さらに、これらのプラスチック複合材料の軽量特性は、重量軽減と物流コストの削減にも貢献します。タイプIVタンクが市場で広く普及し、タイプIIIタンクが依然として主流となっている中、クリーンエネルギー源としての水素の潜在能力を最大限に引き出すには、水素貯蔵技術の継続的な開発が不可欠です。