Zbiorniki na wodór

Wodór jest magazynowany jako gaz sprężony lub w formie płynnej, kriogenicznej. Zabieg ten umożliwia zwiększenie gęstości energetycznej, jednak wymaga schłodzenia do temperatury aż -253 °C. Utrzymanie takich warunków wymaga z kolei dużych nakładów energii. Ponadto, przechowywanie wodoru w ciekłej postaci oznacza konieczność zastosowania wielowarstwowych zbiorników zawierających warstwę próżni i wyposażonych w zawory bezpieczeństwa oraz odpowiednią izolacją termiczną. W użyciu są również metody hybrydowe, czyli wodór w postaci półpłynnej (tzw. slush) lub schłodzonej do -235°C i sprężonej do 30 MPa. Wodór może być także mieszany z gazem ziemnym, jak również łączony z nośnikami organicznymi oraz amoniakiem.

Wodór przenika przez większość materiałów, więc wnętrza zbiorników muszą być wykonane w taki sposób, aby stworzyć skuteczną barierę. To zapewnia im odpowiednią strukturę odporną na uszkodzenia mechaniczne.

Wysokociśnieniowe zbiorniki wytrzymują znacznie wyższe ciśnienie niż nominalna wartość. Przykładowo w przypadku samochodu osobowego Toyota Mirai zbiornik wytrzymuje aż 225% ciśnienia nominalnego. Zbiornik taki jest wykonany z warstwy aluminium, warstwy z włóknami helikalnie skręconymi oraz warstwy z włóknami w kształcie obręczy. Kompozytowe zbiorniki składają się ze specjalnej warstwy przeciwuderzeniowej, warstwy zewnętrznej kompozytowej, wewnętrznej warstwy wykonanej z włókna węglowego oraz warstwy polimeru. Dzięki temu zbiorniki są wyjątkowo bezpieczne.

Ciśnienie pod jakim przechowywany jest wodór zależy od końcowego przeznaczenia. W samochodach osobowych zazwyczaj stosuje się zbiorniki utrzymujące ciśnienie 70 MPa, co odpowiada wartości 700 barów. W autobusach oraz pociągach stosowane jest ciśnienie 35 MPa, czyli 350 barów. Jeśli wodór jest transportowany na większe odległości, to może być składowany w cysternie przystosowanej do przechowywania gazu w formie skroplonej.

Gęstość składowania ciekłego wodoru to aż ok. 71 kg na 1 m3, ale oznacza to dodatkowe koszty w postaci 25-35 proc. wodoru niezbędnego do jego schłodzenia. Z tego względu opcja ta jest opłacalna tylko przy transporcie na duże odległości. Do standardowego zestawu samochodu z cysterną można zatankować 300-500 kg sprężonego wodoru gazowego pod ciśnieniem 200-250 bar. Nowoczesne zbiorniki umożliwiają załadowanie jednorazowo 900 kg sprężonego wodoru gazowego pod ciśnieniem 500 bar lub 3500 kg wodoru ciekłego. Ciekły wodór może być transportowany również w skonteneryzowanych zbiornikach na statkach czy też pociągami, a nawet „zwykłymi” ciężarówkami.

Nadzór nad zbiornikami wodoru sprawuje Transportowy Dozór Techniczny na mocy Ustawy o dozorze technicznym z dn. 21 grudnia 2000 r. Tego typu zbiorniki można użytkować tylko na podstawie odpowiedniej decyzji wydanej przez Dyrektora Transportowego Dozoru Technicznego.

Wymagania co do badań i eksploatacji specjalistycznych urządzeń ciśnieniowych, w tym na wodór, określa są w rozporządzeniu o specjalistycznych urządzeniach ciśnieniowych, tzw. rozporządzeniem SUC. Pod tą nazwą kryje się Rozporządzenie Ministra Transportu z dnia 20 października 2006 roku w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie projektowania, wytwarzania, eksploatacji, naprawy i modernizacji specjalistycznych urządzeń ciśnieniowych (Dz. U. z 2014 roku, poz. 1465).

Zbiorniki na wodór podlegają badaniom wykonywanym przez TDT. Rozporządzenie SUC określa jasno, że w trakcie eksploatacji tego typu urządzeń, które są źródłem zasilania silników w pojazdach, należy przeprowadzać badania okresowe oraz doraźne. Te drugie wykonywane są jako: rewizje zewnętrzne i wewnętrzne, próby ciśnieniowe oraz próby szczelności. Termin badania technicznego zbiornika na wodór określony jest na 10 lat, jeśli chodzi o rewizję wewnętrzną i próbą ciśnieniową, czyli podobnie jak w przypadku popularnego w samochodach osobowych zbiornika LPG. Raz w roku poddawane powinny być rewizji zewnętrznej i próbie szczelności.

W przypadku poważnej kolizji lub awarii pojazdu ze zbiornikiem wodoru, należy je wymontować i zgłosić do badania doraźnego. Warunkiem ich dalszej eksploatacji jest brak śladów odkształceń lub innych uszkodzeń mechanicznych, jak również pozytywny wynik badania przeprowadzonego przez TDT po takim zdarzeniu.