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英國 NCC 與合作伙伴 B&M Longworth 和 Cygnet Texkimp實現了連續碳纖維回收，這是為氫市場提供可持續復合壓力容器的重要第一步。
圖片來源:國家復合材料中心(NCC)
英國國家復合材料中心(英國布里斯托爾)的工程師，英國先進復合材料應用卓越中心，與英國SME合作伙伴B&M Longworth (Edgworth，英國)和Cygnet Texkimp (Northwich，英國柴郡)，成功地從整個壓力容器中回收連續碳纖維，并重新利用它們制造了一個新的壓力容器。據報道，這是英國首次實現這一過程，是英國氫能發展的一個重要里程碑。
NCC表示，由于氫的能量密度較低，因此需要在350- 700bar (5076-10152 psi)的高壓下進行壓縮和存儲。這使得高強度、低重量的碳纖維成為首選材料，特別是用于汽車或飛機等車輛中的氫壓力容器，其中功率重量比至關重要。然而，2025年至2030年期間，碳纖維的需求預計將增長5倍，超過全球生產能力。因此，創造可行的、低成本的回收工藝，保留連續碳纖維的固有強度，以便循環利用，是發展氫經濟的關鍵。
據 NCC 稱，直到最近，飛機機翼和風力渦輪機葉片等復合材料部件的回收工藝導致短纖維的機械性能低于原生纖維。雖然這種材料有一些應用，但它不適合在高性能產品中重復使用。
NCC 團隊與 B&M Longworth 合作，使用公司革命性的 DEECOM 工藝成功地從報廢 (EOL) 復合材料壓力罐中回收了連續碳纖維。該工藝最初是設計用來從過濾器和生產設備中去除廢聚合物，該工藝使用過熱蒸汽在壓縮下穿透復合材料聚合物中的微觀裂縫，然后在那里冷凝。在減壓過程中，它會沸騰膨脹，使聚合物開裂并帶走破碎的顆粒。然后重復該壓力擺動循環，直到所有基體（懸浮在聚合物中的材料）都與纖維分離，從而使單體也可以被回收以進行可能的再加工。
“這項技術不僅有可能改變復合材料的 EOL 結果，而且還展示了我們如何在不損害纖維基本特性的情況下做到這一點。”
NCC表示，至關重要的是，DEECOM工藝使主要成分材料完好無損，能夠保留任何長度。與 Cygnet Texkimp 合作的 NCC 工程師可以使用回收的連續碳纖維來制造一個使用長絲纏繞的新壓力容器。
該伙伴關系目前正尋求與制造商合作，將這一過程規模化和產業化，并分享最近回收試驗的知識。下一步是對回收材料和回收容器進行纖維特性分析，團隊的最終目標是：開發能夠實現可持續儲氫解決方案的顛覆性技術。
“實現連續纖維回收是我們實現完全可回收認證儲罐目標的重要一步——如果我們要將氫納入我們的能源結構中并實現凈零目標，這是我們需要解決的關鍵技術障礙，”NCC氫氣總工程師Marcus Walls-Bruck說。項目結果將于本周在 JEC World 上公布。“我們正處于能夠分享纖維回收和復合材料壓力容器廣泛設計勘探工作的階段，我們希望聽到有興趣加入我們的可持續壓力容器之旅的公司。”
纖維回收和回收項目是NCC氫計劃的一部分，開發和分享技術知識，跨部門復合專業知識和最先進的技術，企業需要實現他們的氫雄心。
作為這個項目的一部分，NCC的工程師們致力于改進復合材料壓力容器的設計，進行詳細的設計和分析，以最大限度地減少浪費，并試用工業將用于回收和再循環連續碳纖維的工具和制造工藝。據報道，他們還交付了低溫壓力容器的復合材料設計規范，并正在研究復合材料壓力管道的認證途徑，包括海上使用的管道。
“在對 DEECOM 用于復合材料回收和循環進行深入研發之后，我們很高興看到壓力罐的成功回收和再制造，”B&M Longworth Ltd. 董事 Jen Hill 說。“最近的項目在一系列復合板和汽車零部件方面取得了成功，因此轉向氫罐是下一個合理的挑戰。得益于國家復合材料中心專家的洞見，以及我們在 Cygnet Texkimp 合作伙伴的專業知識，我們已經實現了一些人認為不可能的事情，并且已經進入測試階段并尋找下一個挑戰。”
Cygnet Texkimp的首席執行官Luke Vardy補充說：“這項合作和技術最令人興奮的方面是，我們能夠在工藝的每個階段最大化纖維的價值和完整性。”“這項技術不僅有潛力改變復合材料的EOL結果，而且它還展示了我們如何在不影響纖維基本性能的情況下做到這一點。對纖維完整性的保留意義重大，因為它使我們能夠以可靠和可持續的方式回收和重新利用碳纖維，同時創造出最高質量和一致性的最終產品。”
來源：carbontech