新型傳感器系統可探測加氫站氫氣質量 確保燃料電池車用上高純度氫

2020-12-08 騰訊汽車

據外媒報導，燃料電池車需要氫氣才能夠運轉，但是氫氣必須要不含任何汙染物，否則將會損壞燃料電池。德國薩爾布呂肯大學（Saarland University）大學教授Andreas Schütze及其研究團隊正與研究夥伴研發傳感器系統，可以在加氫站持續地現場監測氫氣的質量。該紅外測量裝置安裝在加氫站內部，將在非常具有挑戰性的條件下運行。不論多高的壓力和多短的加氫時間，該傳感器系統都必須可靠運作，預計將在今年秋天投入操作測試。

（圖片來源：薩爾布呂肯大學官網）

汽車不喜歡被迫使用低質量或低純度的燃料，燃料電池車也是如此。燃料電池車的駕駛員使用氫氣而不是化石燃料，但是氫氣也會受到汙染。含硫化合物、氨或碳氫化合物等雜質在氫氣生產、輸送至加氫站或是在加氫過程中都會汙染氫氣，從而可能會讓駕駛過程不順暢。

為了避免此類結果，Schütze教授及其團隊一直在與研究夥伴合作研發技術，以確保燃料電池只使用高純度氫，從而延長燃料電池的使用壽命。其研究項目合作夥伴包括弗朗霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE）以及Hydac Electronic GmbH。

目前，都是通過在實驗室分析氫氣樣品確定氫的純度。薩爾布呂肯大學Zema—Center for Mechatronics and Automation Technology（Zema機電一體化和自動化技術中心ZeMA）的研究人員正在研發一個傳感器系統，可在加氫過程中不斷地監控氫氣的質量。Schütze教授表示：「該過程具雙重挑戰，一方面，傳感器系統測量精度要符合要求；另一方面，需要應對傳感器系統工作的條件。」加氫過程中氫氣壓力達700至900巴，而加氫過程持續時間不到3分鐘。

因此，研究小組研發了一個紅外測量裝置，可在極端條件下實現可靠、準確的測量。該傳感器暴露在高壓環境中，從而可讓團隊進一步提升傳感器測量靈敏度。Andreas Schütze及其研究團隊已經生產出可上市的測量裝置，以監測油和其他液體的質量。但是目前研究人員現在必須解決他們從未涉足領域的問題，即該測量裝置必須解決高壓問題。

目前，該研究團隊成員正在進行實驗，並為各種汙染物分配特定的紅外吸收信號。此外，還確定了紅外光譜內哪些波長最適合進行測量，並對該系統進行校準。籌備階段必須在今年秋季之前完成，到時，該傳感器系統將會安裝在加氫站進行試運營。研究氫氣測量裝置的博士生Marco Schott解釋：「我們目前正在研究的一個問題是，我們測量的紅外光譜的強度是否以及如何隨著壓力變化而變化。該傳感器系統必須能夠可靠地檢測出各種汙染物，而此類汙染物的濃度水平要明顯低於石油汙染物的濃度水平。」

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