新型传感器可探测加氢站氢气质量 确保高纯度氢

据外媒报道,燃料电池车需要氢气才能够运转,但是氢气必须要不含任何污染物,否则将会损坏燃料电池。德国萨尔布吕肯大学(Saarland University)大学教授Andreas Schütze及其研究团队正与研究伙伴研发传感器系统,可以在加氢站持续地现场监测氢气的质量。该红外测量装置安装在加氢站内部,将在非常具有挑战性的条件下运行。不论多高的压力和多短的加氢时间,该传感器系统都必须可靠运作,预计将在今年秋天投入操作测试。

汽车不喜欢被迫使用低质量或低纯度的燃料,燃料电池车也是如此。燃料电池车的驾驶员使用氢气而不是化石燃料,但是氢气也会受到污染。含硫化合物、氨或碳氢化合物等杂质在氢气生产、输送至加氢站或是在加氢过程中都会污染氢气,从而可能会让驾驶过程不顺畅。

为了避免此类结果,Schütze教授及其团队一直在与研究伙伴合作研发技术,以确保燃料电池只使用高纯度氢,从而延长燃料电池的使用寿命。其研究项目合作伙伴包括弗朗霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)以及Hydac Electronic GmbH。

目前,都是通过在实验室分析氢气样品确定氢的纯度。萨尔布吕肯大学Zema—Center for Mechatronics and Automation Technology(Zema机电一体化和自动化技术中心ZeMA)的研究人员正在研发一个传感器系统,可在加氢过程中不断地监控氢气的质量。Schütze教授表示:“该过程具双重挑战,一方面,传感器系统测量精度要符合要求;另一方面,需要应对传感器系统工作的条件。”加氢过程中氢气压力达700至900巴,而加氢过程持续时间不到3分钟。

因此,研究小组研发了一个红外测量装置,可在极端条件下实现可靠、准确的测量。该传感器暴露在高压环境中,从而可让团队进一步提升传感器测量灵敏度。Andreas Schütze及其研究团队已经生产出可上市的测量装置,以监测油和其他液体的质量。但是目前研究人员现在必须解决他们从未涉足领域的问题,即该测量装置必须解决高压问题。

目前,该研究团队成员正在进行实验,并为各种污染物分配特定的红外吸收信号。此外,还确定了红外光谱内哪些波长最适合进行测量,并对该系统进行校准。筹备阶段必须在今年秋季之前完成,到时,该传感器系统将会安装在加氢站进行试运营。研究氢气测量装置的博士生Marco Schott解释:“我们目前正在研究的一个问题是,我们测量的红外光谱的强度是否以及如何随着压力变化而变化。该传感器系统必须能够可靠地检测出各种污染物,而此类污染物的浓度水平要明显低于石油污染物的浓度水平。”