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クリーン車両向け軽量・コスト効率に優れた水素タンク

著者 Bert Keestra
Application Development Engineer

ゼロエミッション規制の強化やクリーン輸送への消費者ニーズの高まりを受け、自動車業界は水素燃料電池へシフトしています。これらの燃料電池はバッテリー電気自動車(EV)が抱える性能課題を解決しますが、厳格な安全性・耐久性基準を満たす軽量・低コストの水素タンクが必要となります。

水素タンク:重量、コスト、および性能における課題

水素燃料電池は、クリーンエネルギー輸送への転換において重要な役割を果たしており、迅速な充填、長距離走行、ゼロ排出という利点を提供します。しかし、水素車両の導入は、従来の鋼やアルミニウム製の高圧タンクの重量とコストによって長らく妨げられてきました。これらの重量のある素材は、車両の積載能力や燃費を低下させ、環境意識の高まる市場で競争力を損なう要因となっています。

これらの障壁を克服するため、メーカーはエンジニアリング熱可塑性樹脂への転換を進めています。高度な材料は設計の合理化や製造コストの削減、Type IV水素タンクの重量を最大70%低減することが可能です。ただし、選定される材料は、以下を含む厳格な性能要件を満たす必要があります:

  • 急速な水素充填・減圧時の機械的応力サマリー。
  • 極端な温度範囲:-40°Cから85°Cまで。
  • 高圧下で安全な水素貯蔵を確保するための透過漏れ対策。

高密度ポリエチレン(HDPE)は一般的に使用されていますが、透過基準を満たすためには肉厚が必要であり、ブリスター(気泡)発生しやすいという課題があります。標準的なPA6は、コスト効率の良い代替材料ですが、氷点下では脆性が増すため信頼性が制限されます。これらの課題を解決するには、メーカーはコスト、性能、規制遵守のバランスに優れた材料選択が求められます。

Akulon® Fuel LockとDurethan®:タイプIV水素タンク向けの実績あるソリューション

Envaliorは導入しましたAkulon® Fuel LockDurethan®軽量かつ持続可能な水素タンク需要の拡大に対応するために開発された高度なPA6材料です。タイプIV圧力容器向けに設計され、多彩な恩恵を提供します:

  • 軽量化:AkulonとDurethanは、従来の鋼材と比較して70%軽量であり、車両積載能力と燃費効率を向上させます。
  • 高い機械的強度:優れた耐衝撃性と寸法安定性を、タンクの耐用期間を通して維持します。
  • 優れた透過バリア性能:水素漏洩を最小限に抑え、車両の安全性と燃費効率を高めます。
卓越した温度特性・バリア性能

Akulon Fuel LockとDurethanは、独自の化学構造によりHDPEやPA11を凌駕します。熱ストレス下でも高い安全余裕を提供し、最大85°Cの環境で優れた性能を発揮します。最低-40°Cの極寒環境下で急速充填試験を実施しても、Akulon Fuel LockとDurethanは優れた耐久性を維持し、過酷な環境下で運用される車両に理想的な選択肢となります。

コスト効率と設計柔軟性の最適化

際立った特長の一つAkulon Fuel LockおよびDurethanの特長は、射出成形、ブロー成形、ロータリーモールド、チューブ押出成形など複数の製造工程に対応できる点です。この多様性により、メーカーは最小限の調整で既存の生産ラインに材料を組み込むことができ、コスト削減と工程の簡素化を実現します。

加工性に優れているため、軽量で薄肉設計の製作が可能となり、複合材料層の製造時の硬化時間の短縮にも貢献します。Envaliorでは、透過挙動予測やタンク設計最適化ツールなど、コンピュータ支援工学(CAE)による実践的なサポートを提供し、これらの効率向上を支援します。

Envaliorは、持続可能な輸送への移行を加速することに取り組んでいます。自動車メーカーやOEMと密接に連携し、当社の材料ソリューションが設計、コスト、性能に関する最も難しい課題に対応できるよう確約しています。イノベーション、環境配慮型ソリューション、ゼロエミッション輸送によって未来を築いていきます。

詳細を確認してくださいAkulon® Fuel LockDurethan®が貴社の水素タンク製造をどのように変革できるかご紹介します。今すぐお問い合わせくださいまたはplasticsfinder.envalior.com詳細はこちらをご覧ください。

Bert Keestra
Application Development Engineer

Bert Keestraは、オランダのアイントホーフェン工科大学(TU/e)で化学工学を学びました。同大学で高分子技術の博士号を取得した後、Envaliorの材料科学コーポレートリサーチ部門に入社しました。2010年には、Engineering Materialsビジネスユニットに異動し、製品開発スペシャリストおよびApplication Development Engineerとして、複合材料製高圧容器の開発に従事しています。

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