अमूर्त:

यह लेख नई ऊर्जा वाहनों के दायरे में हाइड्रोजन भंडारण और ईवी बैटरी केसिंग में कार्बन फाइबर प्रबलित सामग्रियों की यथास्थिति और अनुसंधान विकास की जांच करता है। यह उच्च दबाव वाले गैस सिलेंडरों और बैटरी बाड़ों के वर्गीकरण और रुझानों का आकलन करता है, उनके वर्तमान उपयोगों में कार्बन फाइबर सामग्री के पेशेवरों और विपक्षों की पड़ताल करता है, और नई ऊर्जा वाहनों के भविष्य के परिदृश्य में इन उन्नत सामग्रियों के अनुप्रयोगों और संभावनाओं की भविष्यवाणी करता है।

समग्र वजन को कम करने के लिए हल्के पदार्थों की ओर बदलाव नई ऊर्जा वाहनों के हल्के वजन को आगे बढ़ाने में एक महत्वपूर्ण रणनीति बन गई है। सामग्री विज्ञान में प्रगति ने नई ऊर्जा ऑटोमोटिव उद्योग में ग्लास और कार्बन फाइबर प्रबलित सामग्री सहित विभिन्न हल्के फाइबर कंपोजिट को अपनाने के लिए प्रेरित किया है।

कार्बन फाइबर कंपोजिट, जो अपने कम घनत्व, उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और थकान सहनशीलता के लिए प्रसिद्ध हैं, ऑटोमोटिव क्षेत्र में सबसे व्यापक रूप से लागू उच्च-प्रदर्शन फाइबर कंपोजिट में से एक हैं। उनके अनुप्रयोगों में बॉडीवर्क, इंजन, ट्रांसमिशन और चेसिस सहित कई वाहन प्रणालियाँ शामिल हैं, जो वाहन के प्रदर्शन और सुरक्षा को बढ़ाती हैं।

01 कार्बन फाइबर अवलोकन

कार्बन फाइबर का उपयोग आम तौर पर सीधे नहीं किया जाता है, बल्कि कार्बन फाइबर कंपोजिट बनाने के लिए राल, धातु या सिरेमिक मैट्रिसेस के साथ मिलकर सुदृढीकरण के रूप में किया जाता है। ये फाइबर महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं: (1) कम घनत्व और उच्च शक्ति, केवल 1.5~ के घनत्व के साथ2.0 ग्राम/सेमी³, हल्के एल्यूमीनियम मिश्र धातु का आधा, और 4~5स्टील की ताकत का गुना और एल्युमीनियम की ताकत का 6-7 गुना; (2) उच्च और निम्न तापमान के प्रति प्रतिरोध, 3000 डिग्री सेल्सियस तक गैर-ऑक्सीकरण वाले वातावरण में अखंडता बनाए रखना और तरल अमोनिया तापमान पर भंगुर नहीं होना; (3) उत्कृष्ट विद्युत चालकता, उच्च मापांक कार्बन फाइबर के लिए 775 Ω·सेमी की प्रतिरोधकता और 25 डिग्री सेल्सियस पर उच्च शक्ति फाइबर के लिए 1500 Ω·सेमी; (4) एसिड संक्षारण प्रतिरोध, केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड, फॉस्फोरिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड, आदि का सामना करना।

कार्बन फाइबर को पूर्ववर्ती प्रकार, यांत्रिक गुणों और फिलामेंट बंडल आकार के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है। व्यवहार में, वर्गीकरण अक्सर तन्य शक्ति और मापांक पर निर्भर करता है, जिसमें उच्च शक्ति वाले प्रकार 2000 एमपीए की ताकत और 250 जीपीए के मॉड्यूल होते हैं, उच्च मापांक प्रकार मापांक में 300 जीपीए से अधिक होते हैं, अल्ट्रा-उच्च शक्ति प्रकार 4000 एमपीए की ताकत से अधिक होते हैं, और मापांक में 450 जीपीए से अधिक अति-उच्च मापांक प्रकार।

02 ऑटोमोटिव क्षेत्र में कार्बन फाइबर कंपोजिट की अनुप्रयोग स्थिति

हरित ऊर्जा और ऊर्जा-बचत उपायों पर जोर ने ऑटोमोटिव लाइटवेटिंग के स्तर को लगातार बढ़ाया है। यूरोपीय एल्युमीनियम एसोसिएशन के अनुसार, वाहन के वजन में 10% की कमी से ऊर्जा उपयोग दक्षता में 6% ~ 8% का सुधार हो सकता है और प्रति सौ किलोमीटर पर प्रदूषक उत्सर्जन में 10% की कमी हो सकती है। नई ऊर्जा वाहनों के लिए, 100 किलोग्राम वजन कम करने से उनकी सीमा लगभग 6% ~ 11% बढ़ सकती है।

कार्बन फाइबर कंपोजिट, जो अपने हल्के वजन और उच्च शक्ति के लिए जाना जाता है, ने वाहनों में व्यापक अनुप्रयोग पाया है, जो बॉडीवर्क, इंजन, ट्रांसमिशन और चेसिस सहित विभिन्न प्रणालियों में उनके प्रदर्शन और सुरक्षा को बढ़ाता है।

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हाइड्रोजन भंडारण में कार्बन फाइबर कंपोजिट के अनुप्रयोग

अपनी उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, लौ मंदता और आयामी स्थिरता के साथ, कार्बन फाइबर कंपोजिट नई ऊर्जा वाहनों और हल्के पावर बैटरी बाड़ों में हाइड्रोजन भंडारण के लिए आदर्श विकल्प बन गए हैं।

3.1 उच्च दबाव हाइड्रोजन सिलेंडर अनुप्रयोग परिदृश्य

हाइड्रोजन भंडारण और रिलीज के लिए उच्च दबाव वाले गैस सिलेंडरों का उपयोग व्यापक रूप से अपनाई जाने वाली विधि है। सामग्री के आधार पर, इन सिलेंडरों को चार प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: पूरी तरह से स्टील से बना, फाइबर रैपिंग के साथ स्टील लाइनर, फाइबर रैपिंग के साथ धातु लाइनर, और फाइबर रैपिंग के साथ प्लास्टिक लाइनर। ये अलग-अलग संरचनाएं और सामग्रियां अलग-अलग लागत, परिपक्वता स्तर और अनुप्रयोग परिदृश्य प्रस्तुत करती हैं।

वर्तमान में, प्रौद्योगिकी और लागत में चुनौतियों का सामना करने के बावजूद, कार्बन फाइबर प्रबलित सामग्री वाहन उच्च दबाव हाइड्रोजन भंडारण सिलेंडर के निर्माण के लिए मुख्यधारा की सामग्री का विकल्प है।

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बैटरी बाड़ों में कार्बन फाइबर कंपोजिट के अनुप्रयोग

नई ऊर्जा पावर बैटरियों की स्थिरता और सुरक्षा हमेशा उद्योग में केंद्र बिंदु रही है। बैटरी मॉड्यूल को बाहरी प्रभावों से बचाने के लिए आवश्यक बैटरी बाड़ों को संक्षारण प्रतिरोध, इन्सुलेशन और तापमान लचीलेपन की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। पारंपरिक बैटरी बाड़े आमतौर पर स्टील या एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बनाए जाते हैं। हालाँकि, तकनीकी प्रगति के साथ, कार्बन फाइबर कंपोजिट जैसी हल्की सामग्री का उपयोग किया जाने लगा है, जो नई ऊर्जा वाहन विकास के लिए नई संभावनाएं प्रदान करता है।

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निष्कर्ष

फाइबर में लिपटे धातु और प्लास्टिक लाइनर वाले उच्च दबाव वाले गैस सिलेंडर वर्तमान विनिर्माण तकनीक में मुख्यधारा हैं। कार्बन फाइबर, अपने असाधारण गुणों के साथ, उच्च दबाव वाले गैस सिलेंडर और बैटरी बाड़ों के उत्पादन में काफी संभावनाएं दिखाता है। हालाँकि, लागत बाधाओं के कारण, बैटरी बाड़ों में इन उन्नत सामग्रियों का व्यापक अनुप्रयोग अभी तक साकार नहीं हो पाया है। जैसे-जैसे नई ऊर्जा प्रौद्योगिकियां विकसित हो रही हैं और सामग्री अनुप्रयोगों की लागत कम हो रही है, कार्बन फाइबर कंपोजिट भविष्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार हैं।