豐田MIRAI高壓儲氫罐的碳纖維用量減少了40%

　　高壓儲氫罐采用三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層是密封氫氣的樹脂襯里，中層是確保耐壓強(qiáng)度的碳纖維強(qiáng)化樹脂（CFRP）層，表層是保護(hù)表面的玻璃纖維強(qiáng)化樹脂層。 

　　MIRAI的儲氫罐的輕量化瞄準(zhǔn)的是中層。中層采用的是對含浸了樹脂的碳纖施加張力使之卷起層疊的纖維纏繞工藝。纏繞方法有強(qiáng)化筒部的環(huán)向纏繞、強(qiáng)化邊緣的高角度螺旋纏繞和強(qiáng)化底部的低角度螺旋纏繞三種，三種方式均減少了纏繞圈數(shù)。 

　　環(huán)向纏繞通過使高應(yīng)力區(qū)集中在內(nèi)層來確保強(qiáng)度，減少了纏繞的總?cè)?shù)。高角度螺旋纏繞通過改變塑料襯里的形狀，減少了向筒部纏繞圈數(shù)，在筒部輔以環(huán)向纏繞。低角度螺旋纏繞通過減小管底的開口部，減小了表面壓力，從而降低了用量。通過削減這三種方式的纏繞圈數(shù)，使CFRP的用量比原來減少了40％。 

　　高壓儲氫罐的儲存性能用儲氫重量除以罐體重量得到的重量效率來衡量，通過將CFRP用量減少40％，使重量效率比原來提高了20％，達(dá)到了全球最高水平的5.7wt.％。 

　　另外，對于按照高壓儲氫罐的全球技術(shù)規(guī)則新設(shè)計(jì)的非常嚴(yán)格的局部火燒試驗(yàn)（以600℃以上的高溫對溶栓式安全閥背面連續(xù)用火燒10分鐘），采取用含有膨脹石墨的耐火聚氨酯板來保護(hù)吸收下落沖擊的耐沖擊聚氨酯護(hù)板的方法，確保了耐火性能。這樣一來，即使追加耐火性能，不用改變原來的罐體狀態(tài)，就可以兼顧耐摔性能和耐火性能。