1. مرز هیدروژن: غلبه بر افراط
ذخیره سازی هیدروژن حکایتی از دو حالت است که هر کدام به کشتی های تخصصی نیاز دارند.
هیدروژن مایع (LH2) در -253 درجه:این یک کرایوژن حتی شدیدتر از LNG است. چالش ها عمیق هستند:
- مواد: اجتناب از شکنندگی هیدروژن-جایی که اتم‌های هیدروژن در شبکه‌های فلزی پخش می‌شوند و آن را ضعیف می‌کنند- بسیار مهم است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی ویژه و آلیاژهای آلومینیوم پیشرفته مواد انتخابی برای مخازن داخلی هستند.
- عایق بندی: مدیریت جوش-به دلیل اندازه کوچک مولکول و دلتا دمای شدید بسیار مهمتر است. عایق‌های فوق{2}}خلاء چندلایه (MLVSI) و سپرهای خنک‌شده با بخار پیشرفته-استفاده می‌شوند که مرزهایمخزن تحت فشار سفارشیطراحی برای حداقل نشت گرما
- هندسه:برای ذخیره سازی در مقیاس بزرگ، مخازن عمودی-دو جداره مشابه مخازن LNG اما با سیستم های عایق پیشرفته تر در حال توسعه هستند.
هیدروژن گازی در فشار بالا (350-700 بار):برای تحرک و ذخیره سازی بافر، مخازن تحت فشار کامپوزیت نوع IV کلیدی هستند. اینها دارای یک پوشش پلیمری هستند که در فیبر کربن پیچیده شده است. گرایش به سمت کشتی‌های ترکیبی بزرگ‌تر، «نوع V»-و یکپارچه‌سازی سیستم‌های نظارت هوشمند (انتشار صوتی، فیبر نوری) برای اطمینان از ایمنی در طول چرخه عمر آنها است.
2. چالش جذب کربن: حاوی یک سیال فوق بحرانی
برای جذب، استفاده و ذخیره کربن (CCUS)، CO2 اغلب به عنوان یک فاز متراکم{{1} یا سیال فوق بحرانی ذخیره و حمل می شود. این خواسته های منحصر به فردی ایجاد می کند:
- فشار و خلوص بالا:کشتی ها باید فشارهای 50 تا بیش از 150 بار را تحمل کنند. ناخالصی‌های موجود در جریان CO2 جذب شده (مانند آب، SOx، NOx) می‌توانند اسیدهای بسیار خورنده را تشکیل دهند که نیاز به انتخاب دقیق مواد (مانند آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی یا پوشش‌های ویژه) دارد.مخازن تحت فشار سفارشی.
- ملاحظات خستگی:برخی از سناریوهای ذخیره سازی، مانند بارگذاری چرخه ای در یک سیستم ذخیره انرژی مبتنی بر CO2، به تحلیل خستگی پیشرفته در طراحی کشتی نیاز دارند.
- بافرهای ذخیره‌سازی زمین‌شناسی-در مقیاس بزرگ:-مخزن‌های «بافر» بالای زمین برای محل‌های تزریق بزرگ‌تر می‌شوند و به طراحی‌هایی نیاز دارند که ویژگی‌های ترمودینامیکی سیال فاز متراکم و تغییرات فاز بالقوه را کنترل کنند.
آینده امروز مهندسی شده است
موضوع مشترک این است که مخازن H2 و CO2 صرفاً تکرار طرح‌های گذشته نیستند. آنها نیاز دارند:
- علم مواد پیشرفته:توسعه و واجد شرایط بودن آلیاژها، کامپوزیت ها و آسترهای جدید.
- مدل سازی پیچیده: استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تجزیه و تحلیل اجزای محدود (FEA) برای مدل‌سازی برهمکنش‌های جدید ساختار تنش، حرارتی و سیال-.
- سیستم های ایمنی یکپارچه: ترکیب-تشخیص نشت زمان واقعی، نظارت بر سلامت سازه، و طرح‌های کاهش فشار پیشرفته.
در خط مقدم انتقال انرژی، مهندسانی هستند که آن را طراحی می کنندمخازن ذخیره سازی بزرگومخازن تحت فشار سفارشیکه آن را از نظر فیزیکی ممکن می کند. سرمایه‌گذاری روی این فناوری‌ها امروز روشی است که در آینده- زیرساخت‌ها را برای فردای خالص-صفر اثبات می‌کنیم.
