70 MPa হাইড্রোজেন ট্যাংক প্রত্যয়নপত্রের জন্য বৈশ্বিক নিয়ন্ত্রামূলক কাঠামো

FMVSS নং 308 (মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র), UN GTR নং 13 (UN-ECE), এবং ISO 15869: হাইড্রোজেন ট্যাংক অনুমোদনের সমানুভূতিকৃত মূল প্রয়োজনীয়তা

হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কের নিরাপত্তা উৎপাদন থেকে শুরু করে কর্মক্ষমতা পর্যন্ত সবকিছু নিয়ন্ত্রণকারী আন্তর্জাতিক মানদণ্ডের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। তিনটি প্রধান নিয়ম এখানে উল্লেখযোগ্য: মার্কিন সরকারের তরফে FMVSS 308, জাতিসংঘ কর্তৃক উন্নীত UN GTR 13 এবং ISO 15869 যা ব্যাপকতর শিল্প প্রয়োগগুলি কভার করে। এই নিয়মগুলি 70 MPa চাপে হাইড্রোজেন সঞ্চয় করার জন্য ট্যাঙ্কগুলির জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে। এগুলি বিস্ফোরণ পরীক্ষার দাবি করে যেখানে ব্যর্থতার আগে চাপ 175 MPa-এর বেশি হওয়া আবশ্যিক, পাশাপাশি ব্যাপক ক্লান্তি পরীক্ষা যা স্বাভাবিক পুনঃপূরণ অপারেশনের প্রায় 5,500 গুণ অনুকরণ করে। তাপমাত্রা 85 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছালে পারমিয়েশন হার প্রতি ঘন্টায় প্রতি লিটারে 0.15 NmL-এর নিচে থাকা আবশ্যিক। ক্ষতির ক্ষেত্রে, 200 ঘন্টা ধরে ট্যাঙ্ককে চাপযুক্ত রাখার পরে কোনও শনাক্তযোগ্য নি:সরণ থাকতে পারবে না। ব্যবহৃত উপকরণগুলিও কঠোর মানদণ্ড পূরণ করতে হবে—কার্বন ফাইবারের টান প্রসার্য শক্তি কমপক্ষে 3,500 MPa হতে হবে, এবং রেজিন ম্যাট্রিক্সকে 120 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপের বিরুদ্ধে ধরে রাখতে হবে। সমস্ত উৎপাদকদের তাদের পণ্য সঠিকভাবে স্বীকৃত স্বাধীন ল্যাবগুলিতে পরীক্ষা করাতে হবে। এটি নিশ্চিত করে যে ট্যাঙ্কগুলি সাধারণ ক্ষয়ক্ষতির পাশাপাশি পার্শ্বীয়ভাবে 30G পর্যন্ত বল আঘাতের মতো চরম পরিস্থিতি মোকাবেলা করতে পারে। এই ধরনের মানকীকরণ বিভিন্ন দেশকে সুষ্ঠুভাবে একসাথে কাজ করতে সাহায্য করে এবং ক্ষতিকারক ব্যর্থতার ঝুঁকি অত্যন্ত কম রাখে—প্রতি ঘন্টা পরিচালনায় প্রতি মিলিয়নে একবার ঘটার সম্ভাবনা।

প্রধান পার্থক্য: হাইড্রোজেন ট্যাংকের ডিজাইনের উপর ইউএন আর১৩৪ এবং এফএমভিএসএস ৩০৮-এর অগ্নিরোধী সীমার প্রভাব

বিভিন্ন অগ্নিরোধী মান ইঞ্জিনিয়ারদের সিস্টেম নকশা করার সময় কঠিন সিদ্ধান্ত নিতে বাধ্য করে। ইউরোপীয় ইউনিয়নের নিয়ম 134 এর মতে উপাদানগুলি অত্যন্ত উত্তপ্ত হাইড্রোকার্বন অগ্নিতে (প্রায় 1,100 ডিগ্রি সেলসিয়াস) 20 মিনিট ধরে তাপীয় সুরক্ষা ব্যবস্থা বজায় রেখে টিকে থাকতে হবে, অন্যদিকে মার্কিন মান FMVSS 308 মাত্র 12.5 মিনিট এবং 800 ডিগ্রি সেটার কাছাকাছি নিম্ন লক্ষ্য নির্ধারণ করে। তাপমাত্রার এই বড় পার্থক্য উপাদান বিজ্ঞানীদের নতুন সমাধান উন্নয়নের দিকে ঠেলে দিয়েছে। বিশ্বব্যাপী বিক্রয়কারী কোম্পানিগুলি সাধারণত তাদের রেজিনে সিরামিক মাইক্রোস্ফিয়ার মিশ্রণ করে এবং প্রায় 15 মিলিমিটার গভীর এয়ারোজেল বাধা স্থাপন করে। এই পরিবর্তনগুলি পুরো সিস্টেমের ওজন প্রায় 3.8 কিলোগ্রাম বাড়িয়ে দেয়, কিন্তু কার্বন ফাইবার ভাঙ্গনের ঝুঁকি প্রায় অর্ধেক কমিয়ে দেয়। কঠোর ইইউ নিয়ম মানানোর জন্য সাধারণ অ্যালুমিনিয়াম অংশগুলির পরিবর্তে দামি টাইটানিয়াম ভালভ ব্যবহার করতে হয়, যা উৎপাদন খরচের প্রায় 18% বৃদ্ধি করে কিন্তু চাপ বৃদ্ধির সময় ভয়াবহ ব্যবহার বন্ধ করে দেয়। এই নানা নিয়ন্ত্রণ মানের পার্থক্য লক্ষ্য করে হাইড্রোজেন সঞ্চয় ট্যাঙ্কগুলি আঞ্চলিকভাবে ভিন্ন ভিন্ন নকশা করা হয় - এক বাজারে যা কাজ করে তা অন্যত্র নিরাপত্তার প্রত্যাশা পূরণ করতে পারে না।

70 MPa হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কের কাঠামোগত অখণ্ডতা এবং উপাদানের নির্ভরযোগ্যতা

চক্রীয় চাপ এবং তাপীয় চাপের অধীনে কার্বন/এপক্সি কম্পোজিটের ক্ষয়

সিএফআরপি কম্পোজিটগুলি হাইড্রোজেন সঞ্চয় ট্যাঙ্কগুলিকে হালকা করে তোলে কিন্তু ক্রিয়াকালীন পরিস্থিতিতে এগুলির কিছু সমস্যা দেখা যায়। যখন এই ট্যাঙ্কগুলি প্রায় 5 থেকে 70 এমপিএ চাপের পুনরাবৃত্ত পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এর ইপক্সি অংশে ক্ষুদ্র ফাটল শুরু হয়। এবং তাপমাত্রার পরিবর্তনও রয়েছে—শীতল হয়ে যায় মাইনাস 40 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত এবং গরম হয়ে ওঠে 85 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত, যা ইন্টারফেসগুলিতে স্তরগুলি আলাদা করে দেয়। এই দুটি সমস্যা একত্রিত করলে আমরা প্রায় 15 হাজার চক্রের পরে বার্স্ট শক্তির 15% থেকে 25% পর্যন্ত হ্রাস দেখি। স্বাভাবিক অবস্থা অপেক্ষা দ্রুত পরীক্ষা করলে একটি আকর্ষণীয় বিষয় দেখা যায়—শুধুমাত্র চাপ চক্রের তুলনা ছাড়া তাপীয় চক্রের ফলে প্রায় দ্বিগুণ ফাটল হয়। এটি আমাদের কাছে বলে যে সময়ের সাথে এই ট্যাঙ্কগুলির নির্ভরযোগ্যতা বজায় রাখার জন্য তাপমাত্রার পার্থক্য আরও বড় ভূমিকা পালন করে। এই ক্ষয়ক্ষতির সমস্যা মোকাবেলা করার জন্য উৎপাদকরা সাধারণত কঠিন উচ্চ বিকৃতি ইপক্সি ব্যবহার করে থাকে যা ব্রেক হওয়ার সময় আরও টাফ হয়। তারা আরও ফাইবার প্যাঁচয়ের কোণ সমানুপাতিক করে থাকে—সাধারণত প্লাস বা মাইনাস 55 ডিগ্রি পর্যন্ত, যাতে হুপ স্ট্রেসগুলি ভালোভাবে ছড়িয়ে দেওয়া যায়। কিছু কোম্পানি এমনকি ন্যানোক্লে কণা দিয়ে পরিবর্তিত লাইনার যোগ করে থাকে যাতে হাইড্রোজেন ফুটো হয়ে বেরিয়ে আসা রোধ করা যায়।

SAE J2579 এবং ISO 15869 পরিশিষ্ট D অনুযায়ী বার্স্ট চাপ, ক্লান্তি জীবন এবং লিক অখণ্ডতা পরীক্ষা

এই সিস্টেমগুলির নিরাপত্তা সার্টিফিকেশনের ক্ষেত্রে, তারা মূলত তিনটি জিনিস পরীক্ষা করে: ট্যাংক ফেটে যাওয়ার আগে কতটা চাপ সহ্য করতে পারে, পুনরাবৃত্ত চাপের মধ্যে এটি কতদিন টিকে থাকে, এবং এটি কোনো ফাঁস করে কিনা। বার্স্ট পরীক্ষার ক্ষেত্রে প্রয়োজনীয়তা বেশ সোজা—ট্যাংকগুলি কমপক্ষে 157.5 MPa চাপ সহ্য করতে হবে, যা এর স্বাভাবিক অপারেটিং চাপের প্রায় 2.25 গুণ, এবং এতে কোনো গাঠনিক সমস্যা হওয়া চলবে না। ফ্যাটিগ পরীক্ষায় ট্যাংকগুলিকে হাজার হাজার চাপ চক্রের মধ্যে দিয়ে যেতে হয়। সঠিক সংখ্যা প্রযোজ্য স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী ভিন্ন হয়ে থাকে: SAE J2579 অনুযায়ী প্রায় 11,000 চক্র বা ISO 15869 Annex D অনুসরণ করলে 15,000 চক্র। এই পরীক্ষাগুলি প্রায় 15 বছর ধরে নিয়মিত রিফিউয়েলিংয়ের পর বাস্তব পরিস্থিতিতে কী ঘটে তা অনুকরণ করে। ফাঁস পরীক্ষার জন্য সাধারণত হিলিয়াম মাস স্পেকট্রোমেট্রি ব্যবহার করা হয়। 87.5 MPa চাপে, সর্বোচ্চ অনুমোদিত ফাঁসের হার SAE স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী 0.15 NmL/hr/L বা ISO নির্দেশানুসারে 0.25 NmL/hr/L। নিরাপত্তার মার্জিন নিয়ে স্ট্যান্ডার্ডগুলির মধ্যে একটু পার্থক্য আছে। SAE J2579 স্বাভাবিক চাপের চেয়ে 2.25x নিরাপত্তা ফ্যাক্টর চায়, অন্যদিকে ISO 15869 Annex D ডিজাইন চাপের চেয়ে 2.35x চায়। এইসব পরীক্ষার বাইরেও, উৎপাদকেরা বনফায়ার এবং গানশট সিমুলেশন চালায় যাতে এই ট্যাংকগুলি আসলে কতটা শক্তিশালী তা প্রমাণ করা যায়। এবং হাইড্রোজেন চাপ ট্যাংকের রেট করা চাপের 110% এ পৌঁছালে স্বয়ংক্রিয়ভাবে কাজ করে এমন থার্মাল অ্যাকটিভেটেড প্রেসার রিলিফ ডিভাইস (TPRDs)-এর কথা ভুলবেন না।

70 MPa রিফুয়েলিংয়ের সময় তাপ ব্যবস্থাপনার চ্যালেঞ্জ

জুল-থমসন ইফেক্ট-এর কারণে উষ্ণতা বৃদ্ধি: পদার্থবিদ্যা, পরিমাপ এবং হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কের নিরাপত্তার জন্য তার প্রভাব

যখন 70 MPa পুনঃপূরণের সময় হাইড্রোজেনকে দ্রুত সংকুচিত করা হয়, জুল-থমসন প্রভাব নামে পরিচিত কিছু কারণে তাপমাত্রা 85 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে চলে যাওয়ার জন্য এটি কিছু অঞ্চলে তাপ সৃষ্টি করে। মূলত, যখন গ্যাসটিকে এত দ্রুত চাপা হয়, তখন এটি সিস্টেমের ঠান্ডা করার চেয়ে দ্রুত তাপ উৎপন্ন করে। এই গরম অঞ্চলগুলি Type IV ট্যাঙ্কের জন্য আসল সমস্যা হয়ে দাঁড়ায়। SAE J2601 এর মতো সংস্থাগুলি দ্বারা নির্ধারিত মানগুলি প্রক্রিয়া জুড়ে অবরক্ত ক্যামেরা এবং অন্তর্নির্মিত সেন্সরগুলির মাধ্যমে ধ্রুবক পর্যবেক্ষণ দাবি করে। যদি জিনিসপত্র খুব গরম হয়ে যায়, তাহলে বাস্তবিকপক্ষে তাপমাত্রা পুনরায় সেই বিপজ্জনক 85 ডিগ্রির নীচে না নামা পর্যন্ত পূরণ করা বন্ধ করে দিতে হয়। এই তাপমাত্রাগুলি নিয়ন্ত্রণহীনভাবে চলে গেলে হাইড্রোজেন আরও দ্রুত ক্ষরণ হয়—প্রতি অতিরিক্ত 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসের জন্য প্রায় 15% বেশি। আরও খারাপ, এটি কম্পোজিট স্তরগুলিকে আলগা হওয়ার ঝুঁকিতে ফেলে। এজন্যই আধুনিক সিস্টেমগুলিতে এখন স্মার্ট নিয়ন্ত্রণ অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে যা ভবিষ্যদ্বাণীর ভিত্তিতে কতটা জ্বালানি ঢোকানো হবে তা সামঞ্জস্য করে, পাশাপাশি চাপ নিষ্কাশন যন্ত্র যা জিনিসগুলি অনিরাপদ স্তরে পৌঁছানোর অনেক আগেই কাজ করে। এই নিরাপত্তা ব্যবস্থাগুলি দ্রুত পূরণের সময় দক্ষতাকে প্রায় 2% পর্যন্ত কমিয়ে দেয়, তবে রাস্তায় সবার নিরাপত্তা বজায় রাখার জন্য এগুলি পুরোপুরি প্রয়োজনীয়।

FAQ বিভাগ

70 MPa হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কের জন্য প্রধান নিরাপত্তা মানগুলি কী কী?

70 MPa হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কের প্রধান নিরাপত্তা মানগুলিতে FMVSS 308, UN GTR 13 এবং ISO 15869 অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যা বার্স্ট চাপ, ক্লান্তি পরীক্ষা এবং পারমিয়েশন হারের জন্য প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং ইইউ নিয়মাবলীর মধ্যে অগ্নি প্রতিরোধের ক্ষেত্রে পার্থক্য কী?

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের FMVSS 308 উপাদানগুলির 800 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় কমপক্ষে 12.5 মিনিট ধরে টিকে থাকার প্রয়োজনীয়তা রাখে, অন্যদিকে ইইউ নিয়ম 134 ঘোষণা করে 1,100 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 20 মিনিট, যা উপাদান পছন্দ এবং ডিজাইনকে প্রভাবিত করে।

CFRP কম্পোজিটগুলি কোন চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়?

চক্রীয় চাপ এবং তাপমাত্রা চাপের কারণে এপোক্সিতে ফাটল তৈরি হওয়ার কারণে CFRP কম্পোজিটগুলি আগে থেকেই অবক্ষয়ের মুখোমুখি হয়।

হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কগুলি কোন চাপ পরীক্ষার সম্মুখীন হয়?

হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কগুলি অন্তত 157.5 MPa পর্যন্ত সহ্য করার জন্য বার্স্ট চাপ পরীক্ষা এবং SAE J2579 এবং ISO 15869 Annex D-এর মতো মান অনুযায়ী হাজার হাজার চাপ চক্র জড়িত ক্লান্তি জীবন পরীক্ষার সম্মুখীন হয়।

রিফুয়েলিং-এ জুল-থমসন প্রভাব কীভাবে প্রভাব ফেলে?

দ্রুত সংকোচনের সময় ৭০ এমপি এ-এর কাছাকাছি চাপে জুল-থমসন প্রভাব তাপমাত্রা ৮৫ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি বৃদ্ধি করতে পারে, যা নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য পর্যবেক্ষণ ও শীতলীকরণের ব্যবস্থা প্রয়োজন।