1. 文献综述

1.1复合材料CNG气瓶的研究背景及研究意义

汽油和柴油价格的不断上升已迫使很多运输公司和车辆所有者去寻找一种可代替的能源，同时汽车尾气对城市环境的污染越来越引起人们的重视,将燃烧汽油的汽车改装成燃烧压缩天然气的工程已因此逐渐展开。天然气污染程度低，最优车用燃料，所以压缩天然气汽车的推广运用能获得较大的社会经济和环境效益。而车用压缩气瓶是压缩天然气汽车的危险性关键零部件，气瓶的安全可靠性直接影响汽车的安全运行，因此，需极其重视对气瓶质量的控制把关。目前，在用的压缩天然气瓶主要有：钢制气瓶和复合材料气瓶，分类如图1。相对于全金属气瓶，复合材料气瓶具有显著的优势，那就是复合材料气瓶具有质量轻、刚度好、容器特性系数高、可靠性高、负载工作寿命长、高冲击强度、零腐蚀等特点。而这些压缩天然气气瓶都存在着一些缺陷，例如钢气瓶质量大，气瓶发生爆炸性事故的后果极为严重；如果使用复合材料气瓶，即在内胆上环缠绕和全缠绕纤维材料，虽然可以巧妙地减轻其重量同时减少燃料消耗，并且承受较高的压力，在发生爆破时不会产生危险性的碎片，降低或避免了对人员和车辆的损害，但是，复合材料CNG气瓶的气密性并不是很完善。对于早期用玻纤维浸渍环氧树脂缠绕于橡胶内胆上的复合材料CNG气瓶,由于玻纤的抗应力断裂和静态疲劳能力较低,气体渗透率较大,需对其提高安全系数。复合材料气瓶在航空领域中也占有一席之位，正在逐步取缔全金属气瓶，因为复合材料气瓶具有爆破前先泄露（LBB）和无高能量冲击碎片的枪击失效模式等特点。复合材料CNG气瓶在汽车工业、医疗设备和其它领域的应用已有几十年历史，它已成为海洋油田天然气储存和运输的最佳载体之一，也是目前世界各国海洋能源工业研究的热点之一。目前，在各种场合中应用的复合材料CNG气瓶的长度一般不超过2m，直径一般不超过0.6m，不能满足海洋油田天然气的高效、低成本的储存和运输，因此需研究长度达几十米、直径达几米的大型复合材料CNG气瓶。

综上，研究开发复合材料CNG气瓶的安全可靠性、气体密封性和大尺寸容器等对实现海陆上天然气的高效、低成本的储存和运输具有重要意义。

图1.CNG气瓶分类

1.2复合材料CNG气瓶国内外发展状况

国内外对复合材料CNG气瓶的研制已有二十几年，国外技术相对于国内技术较为先进成熟，复合材料气瓶标准也较为规范。目前，中国不仅需要提高研制复合材料CNG气瓶的技术还需要系统规范产品研发设计的标准，以确保安全性、可靠性。

国内外有很多企业和科研机构从事复合材料CNG气瓶的研发与生产，例如国外的单位有美国SCI 公司、美国Lincoln公司、挪威CETech公司等，国内有北京天海工业有限公司、重庆益峰高压容器有限责任公司等。

1.2.1复合材料CNG气瓶国外发展状况