燃料電池氫氣測試解決方案
-氫氣品質(zhì)、溫濕度和泄漏測量和監(jiān)測
新聞關(guān)鍵詞：氫氣純度分析儀、燃料電池、氫氣品質(zhì)、HMT337溫濕度變送器、氫氣泄漏監(jiān)測、FH2-HY11-HC、氫氣傳感器
氫燃料電池的工作原理是：將氫氣送到燃料電池的陽極板（負(fù)極），經(jīng)過催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子（質(zhì)子）穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板（正極），而電子是不能通過質(zhì)子交換膜的，這個電子，只能經(jīng)外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達(dá)陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。
燃料電池氫氣測試解決方案一：氫氣純度分析儀
FTC320是德國MESSKONZEPT GMBH公司新一代的熱導(dǎo)率氫氣純度分析儀。與經(jīng)典的FTC300相比，它采用新的電子元件后，測量精度有所提高。FTC320氫氣純度分析儀已經(jīng)降低了測量噪音。這對于痕量范圍內(nèi)的測量尤其重要。FTC320可以實現(xiàn)新的測量任務(wù)。特別是，利用外部信號進(jìn)行交叉靈敏度補(bǔ)償?shù)目赡苄砸呀?jīng)擴(kuò)大。更大的程序內(nèi)存和更大的計算能力使這成為可能。實際應(yīng)用中的一個很好的例子是使用附加氧氣模塊進(jìn)行氧氣測量。FTC320增加的計算能力允許實時交叉靈敏度補(bǔ)償。 為了更直觀的使用，操作菜單稍微修改了一下。像經(jīng)典的FTC300氫氣純度分析儀一樣，可以通過RS232接口訪問數(shù)據(jù)。安裝尺寸以及模擬接口（4-20mA、0-10V和繼電器）與FTC300相同。熟悉FTC300的用戶也會很快開始使用FTC320氫氣純度分析儀。
燃料電池氫氣測試解決方案二：氫氣傳感器監(jiān)測氫氣泄漏
氫氣易揮發(fā)、易燃、易爆及氫脆等特性，使得氫氣在使用過程中存在一定的**隱患。為了防止電路中產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃?xì)錃舛a(chǎn)生燃燒或爆炸事故，氫氣燃料電池需要復(fù)雜的功率控制和電池管理系統(tǒng)來保持正常的運(yùn)行。燃料電池汽車的氫氣**監(jiān)控系統(tǒng)主要包括電氣元件、氫氣傳感器、管路、閥體均采用相應(yīng)的防爆、防靜電、阻燃、防水、防鹽霧材料，并在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定相應(yīng)的防護(hù)值，一旦發(fā)生異常狀況，則通過氫系統(tǒng)控制器將各種監(jiān)控信息傳遞給各種**設(shè)施，及時斷開或關(guān)閉，使燃料電池汽車處于**狀態(tài)。
在生產(chǎn)、存儲、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，燃料電池都存在一定的H2泄漏風(fēng)險，H2的泄漏會導(dǎo)致燃料電池性能下降，同時H2又是可燃?xì)怏w，積累過多會帶來較大的**隱患，因此，通常我們會采檢測H2的泄漏，在此，日本FIS公司推出了一款專門針對燃料電池泄漏H2檢測的H2-HY11-HC和FH2-HY05氫氣傳感器，該系列傳感器性可靠性好、性價比高，是氫燃料電池H2泄漏檢測的重要手段。
日本FIS公司FH2-HY11-HC氫氣傳感器和FH2-HY06氫氣監(jiān)測模塊
日本FIS公司FH2-HY11-HC氫氣傳感器和FH2-HY06氫氣監(jiān)測模塊特點(diǎn)：
聚合物電極膜 (PEM) 燃料電池是氫經(jīng)濟(jì)的一項重要技術(shù)。聚合物電極膜燃料電池是氫經(jīng)濟(jì)的一項重要技術(shù)。PEM燃料電池的工作溫度低 (<100°C)，這使得它在許多應(yīng)用中非常有用，如發(fā)電、汽車和公共交通。PEM燃料電池的效率和壽命高度依賴于準(zhǔn)確的溫度和濕度控制。在此應(yīng)用中，傳感器處于高濕環(huán)境下，相對濕度通常超過80%。這是一個具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境，因為存在持續(xù)的冷凝風(fēng)險。冷凝可能會損壞測量讀數(shù)，傳感器可能需要很長時間從飽和狀態(tài)中恢復(fù)。維薩拉的自帶加熱探頭技術(shù)是應(yīng)對這個挑戰(zhàn)的上乘解決方案。自帶加熱的探頭將確保傳感器溫度始終高于工藝過程溫度。
高濕度環(huán)境很難進(jìn)行濕度測量：環(huán)境中的飽和度導(dǎo)致在所有表面（包括測量傳感器）上形成冷凝，這對于某些技術(shù)來說可能是致命問題。盡管維薩拉 HUMICAP® 技術(shù)可以經(jīng)受冷凝，但仍需要時間從水分的影響中恢復(fù)，然后才能再次提供可靠的測量結(jié)果。預(yù)計會出現(xiàn)高濕度或偶爾出現(xiàn)冷凝的典型應(yīng)用包括干燥工藝過程、試驗箱、燃燒空氣加濕器、氣象測量和燃料電池。即使在冷凝環(huán)境中也要保持測量的準(zhǔn)確性和可靠性，這就需要維薩拉的探頭加熱技術(shù)。加熱的探頭可使傳感器持續(xù)保持在環(huán)境溫度以上，以確保不會形成冷凝水。探頭加熱的缺點(diǎn)在于：由于傳感器無法得知環(huán)境溫度，因此不再能夠測量相對濕度。但是，這不會阻止測量其他與溫度無關(guān)的參數(shù)，例如露點(diǎn)或混合比。也可以使用附加的溫度傳感器測量相對濕度。維薩拉的一些解決方案包括加熱探頭技術(shù)。訂購時，以下所有產(chǎn)品均可配置：HMM170、HMT317、HMT337 和 HMP7。
燃料電池氫氣測試解決方案四：AP2E燃料電池用氫氣品質(zhì)分析儀（氫氣中雜質(zhì)氣體測試）
氫氣中的即使是微量甚至痕量的雜質(zhì)，對氫燃料電池的影響也是非常嚴(yán)重的。硫化物和鹵化物在生成酸性物質(zhì)后會對燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕導(dǎo)致氫燃料電池不可逆的結(jié)構(gòu)損壞。硫和一氧化碳由于與催化劑鉑的親和力比氫更強(qiáng)，其占據(jù)催化劑的活性位點(diǎn)后不易移除，導(dǎo)致催化劑鉑沒有足夠的活性位點(diǎn)將氫催化分解為質(zhì)子和電子，去完成氫燃料電池后續(xù)的反應(yīng)，使氫燃料電池的輸出功率下降且難以恢復(fù)，這其中又以硫更甚。有試驗資料顯示，氫氣中總硫含量超過10ppb，一氧化碳含量超過0.5ppm，氫燃料電池的性能就會受到不可逆的顯著影響。
事實上，目前氫氣的來源廣泛，不同氫源所供應(yīng)的氫氣中雜質(zhì)種類和含量都有很大差別，如何通過經(jīng)濟(jì)的純化方式使氫氣品質(zhì)達(dá)到燃料電池用氫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其實是整個氫能行業(yè)面臨的一個難題。
質(zhì)子交換膜燃料電池用氫氣的純度要求低于工業(yè)用純氫、高純氫、超純氫的純度要求，但其對雜質(zhì)含量的要求遠(yuǎn)比工業(yè)用高純氫、超純氫的更為嚴(yán)格，不僅對常規(guī)烴類、CO、CO2、N2、Ar、水蒸氣等雜質(zhì)含量進(jìn)行了限定，而且對總硫、總鹵化物、甲醛、甲酸、氨等雜質(zhì)的含量也進(jìn)行了嚴(yán)格限定。11月27日，ISO/TC197正式發(fā)布了ISO 14687:2019 Hydrogen fuel quality — Product specification國際標(biāo)準(zhǔn)，對質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用氫品質(zhì)技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行了修訂。各個標(biāo)準(zhǔn)中氫氣純度和雜質(zhì)含量的技術(shù)指標(biāo)要求詳見下表。
AP2E公司ProCeas®氫氣品質(zhì)分析儀（氫氣中雜質(zhì)氣體測試）是一種多氣體激光光譜儀，用于氫氣中雜質(zhì)氣體的痕量分析。
氫氣（H2）中痕量氣體雜質(zhì)
ISO 14687-2/GB/T 37244-2018
規(guī)定值（ppm）
AP2E ProCeas LOD (ppm)
H2O 水
5
0.01
CH4 甲烷
2
0.001
O2 氧氣
1
CO2 二氧化碳
0.2
CO 一氧化碳
H2S 硫化氫
0.004
HCHO 甲醛
HCOOH 甲酸
0.005
NH3 氨氣
0.1
HCl 氯化氫
0.05
京公網(wǎng)安備 11010202007644號
