成果報告書詳細
管理番号20130000000450
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 水素インフラ等に係る基準整備に関する研究開発 水素ステーション用複合容器の設計・評価に関する研究開発
公開日2013/6/21
報告書年度2010 - 2012
委託先名国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P08003
部署名新エネルギー部
和文要約和文要旨
件名:平成22年度-平成24年度成果報告書 水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 水素インフラ等に係る基準整備に関する研究開発 水素ステーション用複合容器の設計・評価に関する研究開発

目的:
0-110 MPaの圧力サイクルに10万回耐える蓄圧器を合理的に設計するため、アルミライナーで発生する応力範囲が満たすべき範囲を示す修正グッドマン線図相当の線図を得る。基礎となるデータは小型複合容器を用いた圧力サイクル試験から取得する。その線図の信頼性を確認するため、中型複合容器を用いた試験を行う。

成果:
1 小型複合容器を用いた圧力サイクル試験
全長320mm、内径100mm、胴部肉厚1.5 mm、内容積2.0 LのA6061-T6ライナーに、フープ層0.88mm、ヘリカル層1.24 mm、フープ層0.88 mmの3層をワインディングし試験容器とした。自緊処理圧力を37 MPaと50 MPaの2種類とし、有限要素解析によりライナーの応力を正確に評価したうえで、圧力範囲を変えて、異なる応力範囲と最大応力の組み合わせで圧力サイクル試験を実施した。

2 修正グッドマン線図相当の線図
小型複合容器を用いた圧力サイクル試験結果から、アルミライナーに発生する応力について、最大応力と応力範囲で漏れ発生のサイクル寿命が予測できることを示した。

3 中型複合容器を用いた圧力サイクル試験
全長 2070 mm、内径420 mm、内容積100 Lのアルミライナーを用いて中型複合容器を作製し0-110 MPaの圧力サイクル試験を行った。試験結果から小型複合容器のサイクル試験から得られた修正グッドマン線図相当の線図により、中型複合容器のサイクル寿命も予測可能であることがわかった。
英文要約英文要旨
Title: Development of Technologies for Hydrogen Production, Delivery and Storage Systems. Development for Regulation of Hydrogen Infrastructure. Development for Design and Assessment Methodology of Composite Vessel for Hydrogen Station (FY2010-FY2012) Final Report

Objective:
This project is organized for investigation of fatigue strength of A6061-T6 liner for Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) accumulator in hydrogen filling station. The results of project are summarized in modified Goodman diagram in terms of stress range and the maximum stress. We will utilize the diagram for legitimate design to hold 100,000 times 0-110 MPa pressure cycles. Pressurized cycle tests using small size Type III vessels are organized to obtain fatigue property of the liner. The tests by middle size Type III vessel are curried out to verify the diagram.

Results:
1 Pressurized Cycle Test using Small Size Type III Vessel
Employing A6061-T6 aluminum liner of 320 mm length, 100 mm inner diameter, 1.5 mm cylinder thickness and 2.0 L volume, we fabricate fiber reinforced plastic layers of 0.88 mm hoop, 1.24 mm helical and 0.88 mm hoop by filament winding. We set autofrettage pressure of 37 MPa and 50 MPa and several pressure ranges to realize various combinations of stress range and the maximum stress, which are evaluated by means of finite element method.

2 Fatigue Life Prediction Chart in line with Goodman Diagram
We derive fatigue life prediction diagram in terms of stress range and the maximum stress for 100000 cycles life of A6061-T6 liner.

3 Pressurized Cycle Test using Middle Size Type III Vessel
Employing the liner of 2070 mm length, 420 mm inner diameter, and 100 L volume, we fabricate fiber reinforced plastic composite vessels. Pressurized cycle test of 0-110 MPa are curried out to verify the diagram to predict fatigue life of the middle size vessels.
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