燃料电池氢气测试解决方案
-氢气品质、温湿度和泄漏测量和监测
新闻关键词：氢气纯度分析仪、燃料电池、氢气品质、HMT337温湿度变送器、氢气泄漏监测、FH2-HY11-HC、氢气传感器
氢燃料电池的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极），而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水（蒸气）带走，就可以不断地提供电能。
燃料电池氢气测试解决方案一：氢气纯度分析仪
FTC320是德国MESSKONZEPT GMBH公司新一代的热导率氢气纯度分析仪。与经典的FTC300相比，它采用新的电子元件后，测量精度有所提高。FTC320氢气纯度分析仪已经降低了测量噪音。这对于痕量范围内的测量尤其重要。FTC320可以实现新的测量任务。特别是，利用外部信号进行交叉灵敏度补偿的可能性已经扩大。更大的程序内存和更大的计算能力使这成为可能。实际应用中的一个很好的例子是使用附加氧气模块进行氧气测量。FTC320增加的计算能力允许实时交叉灵敏度补偿。 为了更直观的使用，操作菜单稍微修改了一下。像经典的FTC300氢气纯度分析仪一样，可以通过RS232接口访问数据。安装尺寸以及模拟接口（4-20mA、0-10V和继电器）与FTC300相同。熟悉FTC300的用户也会很快开始使用FTC320氢气纯度分析仪。
燃料电池氢气测试解决方案二：氢气传感器监测氢气泄漏
氢气易挥发、易燃、易爆及氢脆等特性，使得氢气在使用过程中存在一定的**隐患。为了防止电路中产生电火花点燃氢气而产生燃烧或爆炸事故，氢气燃料电池需要复杂的功率控制和电池管理系统来保持正常的运行。燃料电池汽车的氢气**监控系统主要包括电气元件、氢气传感器、管路、阀体均采用相应的防爆、防静电、阻燃、防水、防盐雾材料，并在监控系统中设定相应的防护值，一旦发生异常状况，则通过氢系统控制器将各种监控信息传递给各种**设施，及时断开或关闭，使燃料电池汽车处于**状态。
在生产、存储、应用等环节，燃料电池都存在一定的H2泄漏风险，H2的泄漏会导致燃料电池性能下降，同时H2又是可燃气体，积累过多会带来较大的**隐患，因此，通常我们会采检测H2的泄漏，在此，日本FIS公司推出了一款专门针对燃料电池泄漏H2检测的H2-HY11-HC和FH2-HY05氢气传感器，该系列传感器性可靠性好、性价比高，是氢燃料电池H2泄漏检测的重要手段。
日本FIS公司FH2-HY11-HC氢气传感器和FH2-HY06氢气监测模块
日本FIS公司FH2-HY11-HC氢气传感器和FH2-HY06氢气监测模块特点：
聚合物电极膜 (PEM) 燃料电池是氢经济的一项重要技术。聚合物电极膜燃料电池是氢经济的一项重要技术。PEM燃料电池的工作温度低 (<100°C)，这使得它在许多应用中非常有用，如发电、汽车和公共交通。PEM燃料电池的效率和寿命高度依赖于准确的温度和湿度控制。在此应用中，传感器处于高湿环境下，相对湿度通常超过80%。这是一个具有挑战性的环境，因为存在持续的冷凝风险。冷凝可能会损坏测量读数，传感器可能需要很长时间从饱和状态中恢复。维萨拉的自带加热探头技术是应对这个挑战的上乘解决方案。自带加热的探头将确保传感器温度始终高于工艺过程温度。
高湿度环境很难进行湿度测量：环境中的饱和度导致在所有表面（包括测量传感器）上形成冷凝，这对于某些技术来说可能是致命问题。尽管维萨拉 HUMICAP® 技术可以经受冷凝，但仍需要时间从水分的影响中恢复，然后才能再次提供可靠的测量结果。预计会出现高湿度或偶尔出现冷凝的典型应用包括干燥工艺过程、试验箱、燃烧空气加湿器、气象测量和燃料电池。即使在冷凝环境中也要保持测量的准确性和可靠性，这就需要维萨拉的探头加热技术。加热的探头可使传感器持续保持在环境温度以上，以确保不会形成冷凝水。探头加热的缺点在于：由于传感器无法得知环境温度，因此不再能够测量相对湿度。但是，这不会阻止测量其他与温度无关的参数，例如露点或混合比。也可以使用附加的温度传感器测量相对湿度。维萨拉的一些解决方案包括加热探头技术。订购时，以下所有产品均可配置：HMM170、HMT317、HMT337 和 HMP7。
燃料电池氢气测试解决方案四：AP2E燃料电池用氢气品质分析仪（氢气中杂质气体测试）
氢气中的即使是微量甚至痕量的杂质，对氢燃料电池的影响也是非常严重的。硫化物和卤化物在生成酸性物质后会对燃料电池内部结构产生腐蚀导致氢燃料电池不可逆的结构损坏。硫和一氧化碳由于与催化剂铂的亲和力比氢更强，其占据催化剂的活性位点后不易移除，导致催化剂铂没有足够的活性位点将氢催化分解为质子和电子，去完成氢燃料电池后续的反应，使氢燃料电池的输出功率下降且难以恢复，这其中又以硫更甚。有试验资料显示，氢气中总硫含量超过10ppb，一氧化碳含量超过0.5ppm，氢燃料电池的性能就会受到不可逆的显著影响。
事实上，目前氢气的来源广泛，不同氢源所供应的氢气中杂质种类和含量都有很大差别，如何通过经济的纯化方式使氢气品质达到燃料电池用氢相关标准的要求，其实是整个氢能行业面临的一个难题。
质子交换膜燃料电池用氢气的纯度要求低于工业用纯氢、高纯氢、超纯氢的纯度要求，但其对杂质含量的要求远比工业用高纯氢、超纯氢的更为严格，不仅对常规烃类、CO、CO2、N2、Ar、水蒸气等杂质含量进行了限定，而且对总硫、总卤化物、甲醛、甲酸、氨等杂质的含量也进行了严格限定。11月27日，ISO/TC197正式发布了ISO 14687:2019 Hydrogen fuel quality — Product specification国际标准，对质子交换膜燃料电池汽车用氢品质技术指标要求进行了修订。各个标准中氢气纯度和杂质含量的技术指标要求详见下表。
AP2E公司ProCeas®氢气品质分析仪（氢气中杂质气体测试）是一种多气体激光光谱仪，用于氢气中杂质气体的痕量分析。
氢气（H2）中痕量气体杂质
ISO 14687-2/GB/T 37244-2018
规定值（ppm）
AP2E ProCeas LOD (ppm)
H2O 水
5
0.01
CH4 甲烷
2
0.001
O2 氧气
1
CO2 二氧化碳
0.2
CO 一氧化碳
H2S 硫化氢
0.004
HCHO 甲醛
HCOOH 甲酸
0.005
NH3 氨气
0.1
HCl 氯化氢
0.05
京公网安备 11010202007644号
