氢燃料电池汽车氢气监测要求

氢燃料电池汽车氢气监测要求

-快速响应氢气传感器和氦气传感器应用

联合国欧洲经济委员会全球技术法规（GTR）第13号（氢气和燃料电池车辆全球技术法规）是规范氢车辆，特别是燃料电池电动车辆（FCEV）安 全要求的定义性文件。第13号全球技术法规已正式通过，并将作为北美（由美国领导）、日本、韩国和欧盟FCEV安 全 国家监管标准的基础。全球技术法规定义了这些车辆的安 全要求，包括在使用和碰撞后条件下车辆外壳中允许的氢气含量以及在某些正常运行模式下车辆排气中允许的氢排放水平的规范。然而，为了纳入国家法规，即具有法律约束力，必须有核实是否符合具体要求的方法。在一个合作项目中，美国国家可再生能源实验室的传感器实验室和荷兰能源与运输研究所的联合研究中心一直在评估和开发可用于验证是否符合全球技术法规中规定的氢气释放要求的分析方法。

全球技术法规第5.2.1.3.2节-燃料电池车辆排气系统。 在车辆排气系统的排放点，氢气浓度水平应满足：
（a） 在正常运行（包括启动和关闭）期间的任何移动三秒时间间隔内，氢气浓度平均体积不超过4%Vol.；
（b） 任何时候氢气含量都不得超过8%。
全球技术法规第5.2.2.2节。封闭空间内的浓度限值（碰撞后试验完整性） 氢气泄漏不得导致乘客、行李和货舱内空气中的氢气浓度大于3±1.0%（体积百分比）。
NREL和JRC传感器实验室正在开展活动，以满足全球技术法规中列出的和上文总结的释放氢检测要求。该信息已与DOT共享，以向DOT提供验证是否符合GTR要求的工具，或提供规范性数据以支持修改当前要求的建议。这项研究的结果如下。

燃料电池电动汽车碰撞试验中监测氢气传感器/氦气传感器和方法
NREL和JRC传感器实验室完成了两项关于车辆碰撞试验后全球技术法规第5.2节中规定的燃料系统完整性氢气监测要求的研究。在一项研究中，NREL有机会在实际碰撞试验中为带有氢气传感器的示范FCEV配备仪表。这是与DOT NHTSA合作进行的。该项目的目标是确定一种可以对氢气或氦气作出响应的传感器或传感器方法。
FCEV尾管排放验证氢气分析仪
第13号全球技术法规中提出的二种氢气释放方案力求确保FCEV的排气无害。全球技术法规对正常运行中允许的氢气释放施加了限制。开发了基于性能的试验，以验证排气不着火。试验要求废气的平均氢气浓度保持在通常接受的4vol%可燃下限以下。平均浓度计算为3秒。
结论：
第13号全球技术法规有几个氢气监测要求。NREL和JRC传感器实验室的工作表明，商用传感器技术可用于验证是否符合全球技术法规要求。这些发现可提供给DOT，因此也可提供给全球技术法规委员会和氢社区。碰撞试验后验证燃料系统完整性的方法已得到证明，而FCEV废气分析仪的开发目前正在开发中。

一、TCD-H2氢气传感器特点
1、低功耗，约0.1W
2、快速响应，约1秒(T90，@1.0L/min.)
2、无需加热恒温等待，即插即用。
3、外形尺寸小
4、温度和湿度补偿
5、可测量氢气(H2)和相对湿度（RH）
6、0.5~2.5VDC和5V TTL输出

二、TCD-H2氢气传感器技术参数
1、技术原理：MEMS测量
2、被测气体：氢气（H2）和相对湿度RH，两组份或准三组分气体
3、量程：0~100%Vol. (H2 in N2或AIR)；相对湿度RH：0~100%RH
4、氦气非线性：±1.0%FS
5、相对湿度测量精度：±3.0%RH
6、供电：5VDC
7、输出： 0.5~2.5VDC和5V TTL电平
8、功耗：约200 mW
9、工作温度范围：-40~+85℃
10、气路连接：接内径4mm，外径6mm的软管
11、耐压：1.5 bar绝压
12、重量：100g
三、工作速度
1、启动时间：0.3s，无需加热恒温等待
2、响应时间(T90，@1.0L/min.)：约1s
3、数据更新：2 Hz