2024-03-11

淺析氫能系統解決方案之氫氣傳感器

背景

全球變暖以及主要能源資源的侵蝕正在對我們的社會創建一個長期的影(yǐng)響，并将繼續對我們的後代産生(shēng)不利的影(yǐng)響。在過去(qù)10年(nián)裡(lǐ)全球能源消費增加了40%左右，新興國(guó)家的工(gōng)業化程度正以爆炸性的速度增長。由于這一工(gōng)業化進程，溫室氣體(tǐ)和顆粒排放(fàng)量急劇(jù)增加，直接影(yǐng)響了氣候和空氣質量。燃燒化石燃料并用于交通運輸的車輛(liàng)對溫室氣體(tǐ)的排放(fàng)和空氣質量的影(yǐng)響在25%以上。

在過去(qù)幾年(nián)期間，汽車制造商已經提高了發動機(jī)效率，減少了汽油和柴油汽車的有害排放(fàng)量，并開發了如(rú)電池驅動車輛(liàng)這樣的替代品。電池驅動的車輛(liàng)消除了有害排放(fàng)并充滿了各種小衆市場，但(dàn)它們相(xiàng)對于傳統汽車來(lái)說(shuō)運輸距離(lí)短(duǎn)的性能使其對一些應用領域缺乏吸引力，如(rú)重型卡車。

概念

作(zuò)爲正在發展的替代電池驅動車輛(liàng)的其他(tā)新概念汽車，基本上是零排放(fàng)和可(kě)接受的行駛距離(lí)大(dà)于500公裡(lǐ)。一個有前景的新概念汽車是利用氫燃料電池作(zuò)爲動力源，通過膜燃料電池中的氫氣流動與氧氣混合，每個燃料電池産生(shēng)的電壓爲0.7伏，剩餘氣體(tǐ)反應并形成一種無害的解決方案——幹淨的水(H2O)。 結合多個電池的能量能驅動車輛(liàng)的電氣傳動系統并隻産生(shēng)接近于零的有害排放(fàng)。

然而，正如(rú)您可(kě)能已經猜到，氫氣燃料電池需要複雜的功率控制和電池管理(lǐ)系統來(lái)保持正常的運行。

燃料電池汽車的燃料是存儲在壓力爲700bar的儲氣罐裡(lǐ)的壓縮氫氣。爲了系統内部氫氣的分(fēn)布，氫氣必須重複壓縮到大(dà)約10到20bar的壓力值之間。在氫氣真正進入燃料電池之前，這種壓力需要進一步減少到不足1bar。

 

問(wèn)題

相(xiàng)比于其他(tā)氣體(tǐ)，氫氣具有獨特的化學特征。氫氣是非常易燃的，氫氣分(fēn)子又是極其微小的，因此要求特殊密封來(lái)消除洩漏。在氫氣灌裝過程中，氫氣罐經常冷(lěng)卻至-40�C及以下，從(cóng)而降低了系統的延性。另一個問(wèn)題是氫氣可(kě)以對大(dà)多數商業可(kě)用鋼緻脆，所以需要選擇基于适用于氫氣的奧氏體(tǐ)鋼組合。

 

解決方案

AST系列壓力傳感器利用特殊等級的316L不鏽鋼材料制作(zuò)壓力接口的和傳感元件(jiàn)，能有效防止産品不受氫氣緻脆的影(yǐng)響。傳感元件(jiàn)是利用薄膜(氮氧化钛)技術(shù)生(shēng)産，壓力接口和傳感元件(jiàn)焊接在一起，形成了一體(tǐ)式的設計(jì)結構，系統不需要再進行内部密封。

該系列适用于氫氣的傳感器認證按以下标準：

EC79/2009，氫動力汽車的型式認可(kě)

結論

開發新的替代能源将是運輸行業對汽車制造商實行以減少有害排放(fàng)物包括溫室氣體(tǐ)，顆粒物和氮氧化物爲強制要求的一個持續的優先事(shì)項。此外，消費者偏好和相(xiàng)關法規也正在驅使汽車制造商增加車輛(liàng)的燃油經濟性。

氫氣傳感器,EC79/2009