隨著全球汽車行業(yè)向更加清潔、可持續(xù)的能源轉(zhuǎn)型,燃料電池汽車(FCV)作為一種具有廣闊前景的技術(shù),正逐漸受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。這類氫能源車輛通過燃料電池中的電化學(xué)反應(yīng),將氫氣轉(zhuǎn)化為電能,并僅產(chǎn)生水作為副產(chǎn)品,展現(xiàn)出顯著的環(huán)境效益。然而,氫氣的易燃性也為燃料電池汽車的安全帶來了挑戰(zhàn),因此,高效的氫氣泄漏檢測系統(tǒng)和殘氫排放監(jiān)控技術(shù)對于確保車輛的安全性和可靠性至關(guān)重要。 ![]() 一、氫能源車氫氣泄漏檢測技術(shù) 為了確保燃料電池汽車的安全性,氫氣傳感器被廣泛應(yīng)用于氫氣泄漏檢測中。這些傳感器能夠集成到車輛的各個關(guān)鍵區(qū)域,如氫氣儲存罐、燃料電池堆以及車輛艙內(nèi),實時監(jiān)測氫氣的濃度。
二、氫能車殘氫排放監(jiān)測技術(shù) 在氫能源車輛的運行過程中,殘氫排放同樣是一個需要重點關(guān)注的問題。氫氣傳感器能夠監(jiān)測排放的殘氫濃度,確保其處于安全范圍內(nèi),并優(yōu)化排放控制,提高氫氣的使用效率。 三、氫氣傳感器技術(shù)原理與應(yīng)用 在氫氣泄漏檢測和殘氫排放監(jiān)控中,熱導(dǎo)氫氣傳感器、催化燃燒氫氣傳感器以及半導(dǎo)體原理氫氣傳感器發(fā)揮著重要作用。 1.熱導(dǎo)原理氫氣傳感器 工作原理:根據(jù)氫氣熱導(dǎo)率的不同來檢測其濃度。優(yōu)點:高靈敏度、快速響應(yīng)、測量范圍廣、壽命長、能夠檢測高濃度的殘氫排放。 缺點:對高熱導(dǎo)率氣體存在交叉敏感,難以準確檢測低濃度氫氣,受環(huán)境的溫度影響大。 應(yīng)用實例:荷蘭Xensor熱導(dǎo)式氣體傳感器XEN-3880-P2RW,MTCS2601等。 荷蘭Xensor熱導(dǎo)式氣體傳感器XEN-3880-P2RW:利用物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)計測量周圍的熱導(dǎo)率氣體,可以用來測量氣體濃度在二元混合物或準二元混合物,其中成分氣體具有不同的導(dǎo)熱系數(shù),也可以是用于測量真空系統(tǒng)中的壓力。傳感器芯片由一一個硅框架和一個合成膜,中間是一個加熱器 ,用熱電堆測量它的溫度和芯片之間的熱導(dǎo)率測量環(huán)境和膜的中心。 熱導(dǎo)式氫氣傳感器MTCS2601具有壽命長、檢測范圍大、穩(wěn)定性良好、成本低廉等非常多的技術(shù)優(yōu)勢。倘若將其應(yīng)用于氣體濃度檢測中,可以有效的提升氣體濃度檢測的效率和精準度,對于相關(guān)行業(yè)的工作非常有幫助。 2.催化燃燒原理氫氣傳感器 工作原理:通過催化燃燒反應(yīng)來檢測氫氣濃度。優(yōu)點:精度高、響應(yīng)快速、靈敏度高、線性輸出、耐久性與穩(wěn)定性好、使用壽命長。 缺點:測量小量程誤差大,輸出會衰減。 應(yīng)用實例:TGS6812-D00等。TGS6812-D00是催化燃燒式的可燃氣體傳感器,可以檢測100%LEL水平的氫氣,此傳感器具有精度高,耐久性與穩(wěn)定性好,快速響應(yīng)、線性輸出的特點,不僅可監(jiān)測氫氣,還可以用于檢測甲烷與LP氣體。這對于固定式燃料電池將氫氣作為可燃氣體時的泄漏檢測是個非常優(yōu)秀的方案。TGS6812-D00的蓋帽內(nèi)有吸附劑,對有機蒸汽的交叉靈敏度很低。此外,此傳感器對硅化合物的耐受性更佳,更適應(yīng)惡劣環(huán)境。 3.半導(dǎo)體原理氫氣傳感器 工作原理:利用半導(dǎo)體原理來檢測空氣中氫氣濃度。優(yōu)點:響應(yīng)快速、功耗低、體積小、成本低、應(yīng)用電路簡單、對氫氣具有高選擇性。 缺點:不是線性輸出。 應(yīng)用實例:TGS2616等。 半導(dǎo)體氫氣傳感器TGS2616:TGS2616是日本FIGARO研發(fā)的半導(dǎo)體原理傳感器,響應(yīng)快速、功耗低、體積小,TGS2616內(nèi)含全新開發(fā)的敏感素子,受酒精等干擾氣體的影響極小,而對氫氣具有較高的選擇性。非常適合用于檢測氫氣濃度變化?梢詸z測10-3000ppm范圍的氫氣濃度。 四、氫能源車輛氫氣泄漏檢測的安全需求 氫氣泄漏帶來的風險不容忽視,包括火災(zāi)隱患和公眾對氫氣安全性的擔憂。為確保燃料電池汽車中氫氣的安全使用,監(jiān)管機構(gòu)制定了嚴格的氫氣儲存、處理和檢測標準。遵守這些標準對于燃料電池汽車的制造商和運營商來說至關(guān)重要,有助于維護安全和公眾信任。 綜上所述,熱導(dǎo)、催化燃燒和半導(dǎo)體原理的氫氣傳感器在氫能源燃料電池車中各有其獨特的優(yōu)缺點。在選擇使用哪種傳感器時,需要綜合考慮具體的應(yīng)用場景、檢測要求以及安全標準等因素。這些傳感器共同構(gòu)成了車輛氫氣泄漏檢測的安全防線,為燃料電池車的安全運行提供了有力保障。同時,隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新,未來氫氣泄漏檢測和殘氫排放監(jiān)控技術(shù)將更加高效、可靠,為氫能源汽車的普及和發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。 |