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获奖项目展示
1 0TH CAIEC · 三等奖
君澄空间科技:复合材料液氢储罐
君澄空间科技突破耐超低温复合材料技术,自主研发轻量化复合材料液氢储罐,储氢比超50%,助力氢能飞行器大幅提升航程与载荷。
1. 公司简介
江苏君澄空间科技有限公司是一家面向航空航天领域,以耐低温(液氢/液氧)复合材料贮箱/储罐、复合低温软管以及高端复合材料结构的设计、制造、测试与评价的高新技术企业。公司的耐低温复合材料产品已用于运载火箭液氧贮箱系统。
公司目前已入选江苏省科技型中小企业、江苏省高新技术企业、江阴高新区潜力企业十强。公司首席科学家及团队分别入选江阴市高新区“自主评定人才”创业领军人才、江阴市“暨阳英才计划”创业领军人才、无锡市“太湖人才计划”创业领军人才、江苏省“双创人才”创业人才、无锡市“太湖人才计划”领军人才团队以及江苏省“双创团队”。
2. 项目简介
本产品为复合材料液氢储罐,主要面向氢能飞行器领域,用于替换目前氢能飞行器所使用的金属液氢储罐,可大幅降低液氢储罐重量,从而进一步提升飞行器航程和有效载荷;也可用于液氢的储存和运输领域。
本产品为多层结构压力容器,主要采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料作为主体结构材料,通过结合铺丝/缠绕成型工艺制造而成。其材料体系采用本团队自主研发的耐超低温复合材料体系,通过采用内层防渗膜的形式大幅降低氢分子渗透率,同时采用变密度多层绝热的方式降低液氢蒸发率。该产品目前设计低温承载压力大于0.4MPa,储氢比大于50%。
3. 项目亮点
(1)行业需求和痛点
目前氢能无人飞行器均采用金属液氢储罐或储氢气瓶。对于金属液氢储罐,其重量大,导致氢能无人飞行器航程较短,有效载荷较小;对于储氢气瓶而言,其储氢量少,同样导致飞行器航程短。复合材料液氢储罐可实现高效储氢和重量轻的优势,大幅提升未来氢能无人飞行器的航程及有效载荷,是未来氢能无人机液氢储存的重要发展方向。
(2)产品介绍
本产品为复合材料液氢储罐,主要面向氢能飞行器领域,用于替换目前氢能飞行器所使用的金属液氢储罐,可大幅降低液氢储罐重量,从而进一步提升飞行器航程和有效载荷;也可用于液氢的储存和运输领域。 本产品为多层结构压力容器,主要采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料作为主体结构材料,通过结合铺丝/缠绕成型工艺制造而成。其材料体系采用本团队自主研发的耐超低温复合材料体系,通过采用内层防渗膜的形式大幅降低氢分子渗透率,同时采用变密度多层绝热的方式降低液氢蒸发率。
(3)竞争优势
① 材料方面:团队长期聚焦“耐极端环境复合材料与结构”总体方向,突破了耐极端低温树脂基复合材料体系设计、机理分析、测试评价与健康监测全链条关键技术。已开发出耐极端低温复合材料体系,其具有优异的抗低温介质渗漏性,相关产品已成功用于运载火箭液氧贮箱内置复合材料冷氦增压气瓶。因此,在制造复合材料液氢储罐的核心材料体系方面具有核心优势。
② 结构监测与测试方面:提出高阶声弹性-半解析有限元分析理论,建立多频率综合诊断成像、逆有限元重构等健康监测方法,自主研发主被动导波、分布式光纤系列装备。在航天科技、中航工业等数十家单位应用。建立复合材料室-低温统一本构模型及多尺度仿真分析方法,阐明超低温下复合材料热应力形成机制及微裂纹演化机理;基于复合材料液氧相容性和低温性能演化机理,解决液氧带压环境测试安全性问题,设计搭建米级压力容器低温介质带压浸泡环境50 MPa氦气充放测试系统。应用于航天低温复合材料贮箱、气瓶设计与测试,研究成果拓展应用于航空航天领域多个重点型号。
③ 在设计和制造方面:团队长期从事低温复合材料压力容器的设计制造和低温性能考核测试方面的研发工作,已成功设计制造直径3.35米复合材料低温贮箱,并成功通过承载力考核测试;自主设计搭建了复合材料压力容器超低温考核测试系统,已成功服务运载火箭复合材料冷氦增压气瓶超低温考核测试。
(4)主要性能指标
复合材料液氢储罐承载压力大于0.4MPa,储氢比大于50%。
(5)国内主要目标客户
氢鹏科技有限公司、协氢(上海)新能源科技有限公司、斗山创新(深圳)有限公司、大疆、陕西同尘和光低温科技有限公司。
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