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氫氣用於燃料電池或車輛

氫氣用於燃料電池或車輛 

氫燃料卡車、巴士或汽車與我們每天越來越多看到的常見電池供電「電動」汽車密切相關。 氫燃料汽車也是電動車,但供電方式有所不同:氫氣和氧氣在燃料電池中發生反應,產生電力為電動馬達提供動力。 電池驅動的車輛從預先充電的鋰離子電池中獲取能量,氫燃料車輛的氫氣則通常儲存在車載加壓罐中

為了獲得最大的能量密度,儲存的氫氣需要被壓縮至高達 700 bar 的壓力,以便能夠適應有限的儲罐體積以獲得足夠的里程。 這些儲罐需要足夠堅固以承受高壓,並且還應該不受氫氣的影響,以防止氣體洩漏。 然而,為了避免與極端壓力相關的安全問題,並避免在將氫氣壓縮到該壓力時浪費能量,人們正在尋找這些儲罐的替代品。 

應用需求

在金屬氫化物容器中,氫氣是透過金屬合金和氣態氫之間的可逆化學反應來儲存。 固體金屬氫化物就像海綿一樣吸收和釋放氫氣。 為了研究在哪種製程條件下氫氣的裝載/卸載效果最好,需要精確測量和控制氫氣流量和製程壓力。 此外,作爲研發目的,需要充分記錄設定點和測量值以用於分析目的。

重要主題

01

流量壓力控制

02

再現性

03

安全儲存氫氣的方法

04

與傳統儲存相比,在相對較低的壓力下應用

製程解決方案

Bronkhorst解決方案是在金屬氫化物容器入口和出口各裝置一組流量計。 為了將氫氣引入金屬氫化物,使用IN-FLOW 流量計搭配Vary-P 控制閥。 控制金屬氫化物容器內的壓力在一定壓力,以觀察儲存反應。 

為此,在金屬氫化物容器的入口和出口側安裝了 IN-PRESS 系列壓力控制器,搭配 Vary-P 控制閥。 出口側並聯閥門為球閥,用於使壓力降至大氣壓力

PROFIBUS-DP 用於 Bronkhorst 設備和裝置控制部分之間的通信,以設定設定點並讀出測量參數以供後續分析。
整個設置也可用於 ATEX 2 危險區域。 

Flow scheme

研究的重點是降低壓力,使氫氣處理更加安全。 在該研究環境中,使用的壓力高達 100 bar,但 30 bar 是要操作的金屬氫化物容器的一般操作壓力。 氫的儲存是一個放熱過程,其中產生的熱量必須消散。 另一方面,釋放反應是吸熱的,這意味著只有提供足夠的熱量時才會釋放氫氣。 這使得氫氣固有安全的被含於金屬氫化物化合物中。

研究的參考變數通常是壓力。 在金屬氫化物容器的入口側,壓力控制器和質量流量控制器一起作為流量-壓力控制器工作。 當引入氫氣時,出口側閥門關閉,開始儲氫。 釋放氫氣時,入口側關閉,出口側閥門打開。 一個完整的實驗是一個連續的過程:首先引入氫氣,然後檢查在一定條件下可以負載多少,引入的氫氣到金屬氫化物中的穩定性如何,以及這個過程的重複性如何。 釋放氫氣後,研究在特定條件下可以去除多少氫氣

再次强調,穩定性和可再現性是釋放過程中的關鍵。 

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