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新的传感器系统可以保证加氢站的燃油质量

发布时间:2019-03-14 00:04:02

燃料电池车辆需要氢气才能运行,但氢气必须不含任何可能损坏燃料电池的污染物。萨纳兰大学的AndreasSchütze教授和他的研究团队正在与研究合作伙伴合作开发一种传感器系统,该系统可以在加氢站提供连续的氢气质量现场监测。红外测量池将安装在加氢站内,必须在极具挑战性的条件下运行。

尽管压力极高且加油时间短,传感器系统仍必须可靠地工作。新传感器系统将于今年秋季进行运行试验。来自萨尔布吕肯的研究团队将于4月1日开始参加今年的汉诺威工业博览会,届时他们将在萨尔研究与创新展台(2号展厅,B46展位)展示他们的高压试验台。

如果他们被迫使用低质量或低纯度的燃料,汽车就不喜欢它。燃料电池技术驱动的车辆也是如此。燃料电池汽车的驾驶员充满氢气而不是化石燃料,但即使氢气也会受到污染。诸如含硫化合物,氨或碳氢化合物之类的杂质在生产过程中,在运输到氢气站期间或在再填充过程中都会污染氢气。这可以使驾驶不那么愉快。

“污染物实际上会毒害燃料电池,”萨尔州大学传感器专家AndreasSchütze教授解释道。即使是低水平的杂质也会损坏燃料电池膜。结果,燃料电池产生较少的电力,功率输出减少并且车辆行驶较短的距离。在最坏的情况下,燃料电池将不可逆转地损坏,汽车将停止运行。

为了阻止事情发展,Schütze和他的团队一直在与研究合作伙伴合作开发技术,确保燃料电池仅供应高纯度氢气,从而延长燃料电池的使用寿命。项目合作伙伴包括弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE和Hydac Electronic GmbH。

到目前为止,通过在实验室中分析样品来确定氢的纯度。在萨尔州大学和萨尔布吕肯的Zema-机电一体化和自动化技术中心,研究人员正在研究一种传感器系统,该系统可在加油过程中持续监控氢气的质量。 “挑战是双重的:按照所需的精度水平进行测量,并应对传感器系统运行所需的条件,”Schütze说。加油过程使用700至900巴的氢气压力并持续不到3分钟。

因此,研究团队正在开发一种红外测量单元,可以在这些极端条件下可靠,准确地进行测量。团队使用传感器暴露的极高压力来进一步提高其工艺的灵敏度。

AndreasSchütze和他的研究团队已经开发出适用于监测油和其他液体质量的可销售测量单元。但研究人员现在不得不面对的压力意味着他们处于未知领域。

“到目前为止,还没有人在这么高的压力下进行这种类型的测量。通常,这些测量是在不超过40或50巴的压力下进行的,”AndreasSchütze说。用于无气体气体H2的测量单元安装在氢燃料站内部,氢燃料流过小管。 “我们用来自红外光源的光照射通过管子的气体,我们收集在管子另一侧传出的光。如果气体的化学成分发生变化,红外光谱会相应地改变。这使我们能够检测到不需要的添加剂或污染物的存在,“Schütze教授解释说。

他的研究小组成员目前正在进行实验,并为各种污染物分配特定的红外吸收信号。他们还确定红外光谱的哪些波长最适合测量并校准系统。这些重要的准备阶段需要在今年秋天之前完成,届时传感器系统将安装在加氢站进行运行试验。 “我们目前正在研究的问题之一是我们测量的红外光谱强度是否以及如何随压力而变化。传感器系统必须能够可靠地检测浓度水平远低于我们发现的浓度水平的污染物范围。在油中,“研究氢测量细胞的博士生Marco Schott解释说。

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