2024-03-11

浅析氢能系统解决方案之氢气传感器


背景

全球变暖以及主要能源资源的侵蚀正在对我们的社会创建一个长期的影响,并将继续对我们的后代产生不利的影响。在过去10年里全球能源消费增加了40%左右,新兴国家的工业化程度正以爆炸性的速度增长。由于这一工业化进程,温室气体和颗粒排放量急剧增加,直接影响了气候和空气质量。燃烧化石燃料并用于交通运输的车辆对温室气体的排放和空气质量的影响在25%以上。

在过去几年期间,汽车制造商已经提高了发动机效率,减少了汽油和柴油汽车的有害排放量,并开发了如电池驱动车辆这样的替代品。电池驱动的车辆消除了有害排放并充满了各种小众市场,但它们相对于传统汽车来说运输距离短的性能使其对一些应用领域缺乏吸引力,如重型卡车。

概念

作为正在发展的替代电池驱动车辆的其他新概念汽车,基本上是零排放和可接受的行驶距离大于500公里。一个有前景的新概念汽车是利用氢燃料电池作为动力源,通过膜燃料电池中的氢气流动与氧气混合,每个燃料电池产生的电压为0.7伏,剩余气体反应并形成一种无害的解决方案——干净的水(H2O)。 结合多个电池的能量能驱动车辆的电气传动系统并只产生接近于零的有害排放。

然而,正如您可能已经猜到,氢气燃料电池需要复杂的功率控制和电池管理系统来保持正常的运行。

燃料电池汽车的燃料是存储在压力为700bar的储气罐里的压缩氢气。为了系统内部氢气的分布,氢气必须重复压缩到大约10到20bar的压力值之间。在氢气真正进入燃料电池之前,这种压力需要进一步减少到不足1bar。

 

问题

相比于其他气体,氢气具有独特的化学特征。氢气是非常易燃的,氢气分子又是极其微小的,因此要求特殊密封来消除泄漏。在氢气灌装过程中,氢气罐经常冷却至-40�C及以下,从而降低了系统的延性。另一个问题是氢气可以对大多数商业可用钢致脆,所以需要选择基于适用于氢气的奥氏体钢组合。

 

解决方案

AST系列压力传感器利用特殊等级的316L不锈钢材料制作压力接口的和传感元件,能有效防止产品不受氢气致脆的影响。传感元件是利用薄膜(氮氧化钛)技术生产,压力接口和传感元件焊接在一起,形成了一体式的设计结构,系统不需要再进行内部密封。

该系列适用于氢气的传感器认证按以下标准:

EC79/2009,氢动力汽车的型式认可

结论

开发新的替代能源将是运输行业对汽车制造商实行以减少有害排放物包括温室气体,颗粒物和氮氧化物为强制要求的一个持续的优先事项。此外,消费者偏好和相关法规也正在驱使汽车制造商增加车辆的燃油经济性。

氢气传感器,EC79/2009