氫能源概述
氫能源是再生能源，它的副產(chǎn)物是水，而且氫的來源非常廣泛。目前，氫能源是*的清潔能源，它作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。近些年以來，中國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制訂了氫能源發(fā)展規(guī)劃，而且日前中國已在氫能源領(lǐng)域取得多方面的進展，氫燃料電池更是當今被看好的新能源之一。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為上游制氫、中游儲氫、運氫、加氫和下游的燃料電池及應(yīng)用領(lǐng)域三大環(huán)節(jié)。氫能源的應(yīng)用有兩種方式：一是直接燃燒(氫內(nèi)燃機)，二是采用燃料電池技術(shù)，燃料電池技術(shù)相比于氫內(nèi)燃機效率更高，故更具發(fā)展?jié)摿?。而?yīng)用領(lǐng)域十分廣泛包含汽車整車、叉車、軌道、輪船等交通領(lǐng)域以及儲能等，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈才符合人類環(huán)保要求，更關(guān)鍵的是目前在中國的氫能源商業(yè)化才剛剛開始，今年是氫能源的應(yīng)用元年。
氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池。燃料電池也因其起到的高效能、低污染、能源安全等特點近些年以來得到了各政府、各大公司及各研究機構(gòu)的普遍重視，并在許多領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前途。燃料電池是發(fā)電裝置，是氫能源下游應(yīng)用的一種，燃料電池的應(yīng)用也及其廣泛，能夠用于汽車、航天、樓宇供電系統(tǒng)、消費類電子產(chǎn)品等。
然而，一種新的能源系統(tǒng)要得到推廣和應(yīng)用，其安全性是應(yīng)該首先被關(guān)注的。氫氣易揮發(fā)、易燃、易爆及氫脆等特性，使得氫氣在使用過程中存在一定的安全隱患。為了防止電路中產(chǎn)生電火花點燃氫氣而產(chǎn)生燃燒或爆炸事故，氫氣燃料電池需要復(fù)雜的功率控制和電池管理系統(tǒng)來保持正常的運行。
燃料電池汽車的氫氣安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括電氣元件、壓力傳感器、管路、閥體均采用相應(yīng)的防爆、防靜電、阻燃、防水、防鹽霧材料，并在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定相應(yīng)的防護值，一旦發(fā)生異常狀況，則通過氫系統(tǒng)控制器將各種監(jiān)控信息傳遞給各種安全設(shè)施，及時斷開或關(guān)閉，使燃料電池汽車處于安全狀態(tài)。
壓力傳感器在氫能源用途中需要解決的問題
相比于其他氣體，氫氣具有*的化學特征。氫氣是非常易燃的，氫氣分子又是極其微小的，因此要求特殊密封來消除泄漏。在氫氣灌裝過程中，氫氣罐經(jīng)常冷卻至-40℃及以下，從而降低了系統(tǒng)的延性。另一個問題是氫氣可以對大多數(shù)商業(yè)可用鋼致脆，所以需要選擇基于適用于氫氣的奧氏體鋼組合。
什么情況下會出現(xiàn)H2滲透
如果在一項應(yīng)用中存在純粹的氫氣，滲透問題是不言而喻的。但是，如果它不是以純粹的氫氣的方式出現(xiàn)，也會出現(xiàn)滲透。氫原子會隨時從分子上脫離出來成為離子。它從分子上脫離出來的方式有以下幾種。
1．在高溫時蒸汽會引起金屬隔膜腐蝕，產(chǎn)生氫離子。
2．電化作用會引起游離。海水的電解作用和弱電解反應(yīng)這種類似的反應(yīng)中，以及鍍鋅管道，都會引起腐蝕，產(chǎn)生氫離子。
3．在高溫或者高壓下，會出現(xiàn)變化。如果氫氣是純的，氫分子的互相碰撞會破壞結(jié)合鍵。氫氣是較簡單、小的原子。水、酸、堿以及無數(shù)有機化合物都含有氫。雖說氫并不是腐蝕性的物質(zhì)，但是在選用壓力變送器/壓力開關(guān)時考慮不周到，氫氣會造成一些問題。氫原子會穿過壓力變送器的金屬隔膜，引起測量誤差。
壓力傳感器/壓力變送器的隔膜厚度一般只有0.025mm至0.050mm。通常氫氣是由兩個氫原子組成的分子H2的形式出現(xiàn)。氫分子不會穿過金屬隔膜。但是，如果氫分子分裂成氫離子，也就是兩個H 原子，它就會穿過金屬隔膜，因為H 離子比隔膜金屬材料中兩個分子之間的空隙還要小。氫離子H 穿過隔膜后，會形成H2分子，留在壓力變送器里面。
H2會逐漸地溶解到壓力傳感器/壓力變送器中的液態(tài)硅酮里面，時間一長，硅酮中的氫氣會飽和，因而形成氣泡。氣泡會引起零點出現(xiàn)移動，影響測量結(jié)果，因而降低壓力傳感器/壓力變送器的性能。隨著氫氣數(shù)量的增加，隔膜會向外擴張，引起裂紋，導致硅酮流失，于是壓力傳感器/壓力變送器會失效。
凱拓嘉業(yè)提供的壓力傳感器在氫燃料電池系統(tǒng)中的應(yīng)用
凱拓嘉業(yè)智能科技有限公司*推出儲氫罐系統(tǒng)及氫燃料系統(tǒng)之壓力傳感器解決方案，助力行業(yè)發(fā)展。
凱拓嘉業(yè)公司為氫系統(tǒng)的安全設(shè)施提供的的壓力傳感器主要用途：
1、用于判斷氣瓶中剩余氫氣量，保證車輛的正常行駛。當壓力低于某值時可以提示駕駛員加注氫氣。
2、供氫時管路壓力監(jiān)控
當車載氫系統(tǒng)供氫時，氫系統(tǒng)控制器檢測低壓壓力超過或低于設(shè)定值時，立即關(guān)斷電磁閥，并將管路超壓或管路低壓的報警信息發(fā)送給整車管理系統(tǒng)請求結(jié)束正常工作，同時聲光報警提示司機采取必要措施。
部分行業(yè)具體應(yīng)用：
1. 儲氫罐系統(tǒng)（壓力）儲氫罐相當于油箱的作用，是存儲高壓氫氣，35Mpa~70Mpa。需要在瓶口集成壓力傳感器檢測壓力。
2. 氫燃料系統(tǒng)（壓力）反應(yīng)裝置相當于內(nèi)燃機，將氫瓶的氫氣輸送來，與空氣中氧氣反應(yīng)生成能量和水。系統(tǒng)進氫口需要檢測壓力。
3. 氫燃料系統(tǒng)（電磁閥）反應(yīng)裝置進氫口需要用電磁閥控制氫氣通斷。反應(yīng)后排水口需要用電磁閥控制開閉。
氫能源無人機應(yīng)用：
1. 儲氫罐系統(tǒng)（壓力）
儲氫罐相當于鋰電池作用，是存儲高壓氫氣，35Mpa。需要在瓶口集成壓力傳感器檢測壓力。
2. 氫燃料系統(tǒng)（電磁閥）
反應(yīng)裝置進氫口需要用電磁閥控制氫氣通斷。反應(yīng)后排水口需要用電磁閥控制開閉。
燃料電池汽車的壓力傳感器均選用防爆型，而不用觸點式傳感器，因為觸點式傳感器在氫氣含量達到設(shè)定值時通過觸點的動作輸出信號，容易產(chǎn)生觸點火花而引發(fā)事故。
凱拓嘉業(yè)公司為氫能源應(yīng)用提供的壓力傳感器、空壓機解決方案
西安凱拓嘉業(yè)智能科技有限公司 傳感器事業(yè)部始終致力于為客戶提供*瑞士huba富巴壓力傳感器、huba壓力開關(guān)、huba變送器，瑞士溫度、濕度傳感器的高質(zhì)量銷售和技術(shù)服務(wù),在過去的數(shù)年里，已在上千個工業(yè)項目中得到應(yīng)用，凱拓嘉業(yè)提供個性化的壓力、差壓、液位，溫度、流量、智能儀表，系統(tǒng)、OEM 、渦街流量計等高質(zhì)量產(chǎn)品的解決方案，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于空壓機、空氣懸浮鼓風機、氫能源動力系統(tǒng)、燃料電池測試平臺、制氮機、空調(diào)制冷，鍋爐、自動化控制、液壓機，工程機械，真空泵、航空、航天、船舶、石油、化工、新能源、煤礦開采、汽車、閥門、制藥、食品等行業(yè)，深受用戶贊譽。
凱拓嘉業(yè)提供的瑞士*的壓力傳感器利用瑞士公司獨立開發(fā)的厚膜技術(shù)、特殊等級的316L不銹鋼材料制作壓力接口的和傳感元件，能有效防止產(chǎn)品不受氫氣致脆的影響。因而適用于制冷業(yè)包括氫氣、氨水在內(nèi)的所有氣體和液體制冷劑。
傳感元件是利用薄膜(氮氧化鈦)技術(shù)生產(chǎn)，壓力傳感器芯片被焊接到壓力接頭上，形成了一體式的設(shè)計結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)不需要再進行內(nèi)部密封。結(jié)合采用*的集成電路設(shè)計，在其溫度范圍下具有*的電磁兼容性和*的精度。廣泛應(yīng)用于制冷，液壓和氣動控制等各種工業(yè)自動化技術(shù)中。
所有凱拓嘉業(yè)公司提供適用于氫氣的壓力傳感器認證按以下標準：
CSA HGV 3.1-2013-壓縮氫氣動力汽車的燃料系統(tǒng)組件
氫動力汽車的型式認可委員會實施條例
ISO 9001質(zhì)量管理標準體系
ISO / TS 16949汽車工業(yè)標準
ISO / IEC 17025
ISO 14001
ISO 18001
520系列和528系列具有船級社證書：
– GL認證
520系列和528系列具有防爆證書
– SEV 10 ATEX 0145認證
Ex II ½ G Ex ia IIC T4 Ga/Gb
Ex II ½ D Ex ia IIC T125°C Da/Db
520系列和528系例防爆證書使用場合
合適所有區(qū)域(氣體區(qū)域0, 1和2; 粉末區(qū)域20,21和22), 可用于持續(xù)爆炸介質(zhì)
合適于所有隔離區(qū)域(隔離區(qū)域0在油罐內(nèi), 隔離區(qū)域1在油罐外
適用于高等級的爆炸介質(zhì)(IIC表示包括輕氣在內(nèi)的氣體介質(zhì), IIIC表示包括易導電的粉塵)
溫度等級T4包括了幾乎99%的可燃介質(zhì),但CS2和白磷除外
設(shè)備保護等級EPL: 即使發(fā)生非常見故障, 也不會有危險
520系列和528系例防爆證書使用場合
*于信號輸出為4 – 20毫安
輸入電壓: max. 30V, 100mA, 750mW
電氣連接方式: DIN接頭和M12 X 1
介質(zhì)溫度: -30°C - 120°C
環(huán)境溫度: -25°C - 85°C
不適用于要氧化清洗(去油脂油污清洗)的規(guī)格
不合適礦井下使用
凱拓嘉業(yè)智能科技有限公司為氫能源燃料電池應(yīng)用行業(yè)提供的空壓機、壓力傳感器主要有以下用途：
一、氫能動力系統(tǒng)及其子系統(tǒng)測試平臺包含：
1、發(fā)動機系統(tǒng)測試平臺
燃料電池發(fā)動機測試系統(tǒng)主要由氣源供給系統(tǒng)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)、輔助動力電源系統(tǒng)、電量測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)檢測及控制系統(tǒng)、外接電子負載和其電壓、電流及功率測量、報警系統(tǒng)、用于用戶界面顯示的 PC 及軟件控制數(shù)據(jù)采集模塊等組成。
2、氫氣系統(tǒng)測試平臺
氫氣系統(tǒng)測試平臺是針對氫空PEM燃料電池的空氣系統(tǒng)設(shè)計的一款測試平臺。整個平臺需包含完整的燃料電池氫氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在實際使用中可將其中部分零件替換為被測零件進行測試，并且配有數(shù)據(jù)采集和交互模塊，由于涉氫因素，還需要配備氫氣泄漏報警和遠程監(jiān)控模塊。
3、空氣系統(tǒng)測試平臺
空氣系統(tǒng)測試平臺是針對氫空PEM燃料電池的空氣系統(tǒng)設(shè)計的一款測試平臺，可以對整個系統(tǒng)和其內(nèi)部關(guān)鍵零部件進行測試，測試的零部件包括：空壓機、加濕器、傳感器、背壓閥等。
二、氫燃料電池電堆系統(tǒng)控制及測試平臺方案
三、燃料電池其他相關(guān)行業(yè)測試平臺
520系列壓力傳感器應(yīng)用了瑞士富巴開發(fā)的厚膜技術(shù)。壓力傳感器芯片被焊接到壓力接頭上。因而適用于制冷業(yè)包括氨水在內(nèi)的所有氣體和液體制冷劑。520系列壓力傳感器結(jié)合采用*的集成電路設(shè)計，在其溫度范圍下具有*的電磁兼容性和*的精度。緊湊型壓力變送器是基于Huba控股測力元素結(jié)合厚膜測量技術(shù)發(fā)展起來的。這類變送器滿足高沖擊保護需求并適用于各種類型的制冷劑包括氨。
520系列壓力傳感器采用公司自己研發(fā)的厚膜不銹鋼芯片，適用于所有類型的工業(yè)控制介質(zhì)，包括各種制冷劑以及阿莫尼亞（氨制冷劑）。不銹鋼壓力傳感器芯片與外殼*焊接連接。該系列壓力傳感器還有防爆規(guī)格，廣泛應(yīng)用于制冷，液壓和氣動控制等各種工業(yè)自動化技術(shù)中。
范圍：相對壓力: 0-60 bar 壓力:1-16bar
供應(yīng)電源：7~33VDC or 10-30VDC (Ex)、
8~33VDC、12~33VDC or
24VDC± 15%、5VDC± 10%
接線方式：2wire 、3wire
電源消耗：< 20mA 、< 7mA
保護等級：IP65/IP67
主要應(yīng)用領(lǐng)域：油壓機, 真空設(shè)備, 及產(chǎn)業(yè)設(shè)備氣體, 液體, 油體等介質(zhì)均可
備注：支持特調(diào)
HUBA520壓力變送器產(chǎn)品概要
量 程: | 0 ~ 60 MPa； |
*穩(wěn)定 | ±0.25％FS；符合IEC EN60770-1標準 |
響應(yīng)時間： | < 5ms |
HUBA520壓力傳感器產(chǎn)品特點
l 結(jié)構(gòu)緊湊堅固； |
l 溫度漂移??； |
l 無機械老化現(xiàn)象； |
l 無機械蠕變現(xiàn)象 |
HUBA520壓力變送器技術(shù)參數(shù)
壓力范圍： （Bar） | 0~2.5 | 0~4 | 0~6 | 0~10 | 0~16 | 0~25 | 0~40 | 0~60 | |
0~100 | 0~160 | 0~250 | 0~400 | 0~600 | 特殊量程可定制 | ||||
過載壓力： | 0~6Bar = 5倍滿量程 | 6Bar以上 = 3倍滿量程，極限1500Bar | |||||||
破裂壓力： | 0~6Bar = 10倍滿量程 | 6Bar以上 = 6倍滿量程，極限2500Bar | |||||||
壓力連接： | 內(nèi)螺紋G1/4；內(nèi)螺紋7/16 -20 UNF；外螺紋 G ¼FPM O型密封圈； 外螺紋G ½ 前密封；外螺紋G1/4；外螺紋7/16 -20 UNF； 外螺紋¼ -18 NPT； 外螺紋R ¼；外螺紋G ½ 后密封 | ||||||||
輸出/供電： | 0-5V/11-33VDC（3線） 1-6V/18-33VDC（3線） 0-10V/18-33VDC（3線） | 0-10V /AC24V±15% 4-20mA/11-33VDC（2線） 比例式：10%～90% /5V±5% | |||||||
電氣連接： | A：直接出線1.5米 （防護等級IP67）， B：M12*1連接器（金屬、塑料，防護等級IP67） C：快速接頭（防護等級IP67）, D：MINI霍斯曼接頭（防護等級IP65） | ||||||||
溫 度： | 介質(zhì)溫度：-40°C ~150°C | ||||||||
環(huán)境溫度：-40°C ~85°C | |||||||||
儲存溫度：-40°C ~85°C | |||||||||
材 料： | 殼體材料303不銹鋼；接觸介質(zhì)材料303不銹鋼； | ||||||||
負載頻率： | < 50Hz | ||||||||
重 量： | 內(nèi)螺紋80g，外螺紋92g； | ||||||||
外形尺寸： | Ø22.8×102mm含M12連接頭；Ø22.8×74mm含快速接頭；其它尺寸詳見選型手冊 | ||||||||
認證及標準
| 電磁兼容性符合CE標準；UL認證符合873標準； 沖擊試驗標準沖擊IEC 60068-2-27 持續(xù)振動試驗標準60068-2-27； 振動試驗標準60068-2-6； | ||||||||
測量范圍：-1 ... 9 bar / 0 ... 2.5 - 600 bar
產(chǎn)品特點
1、結(jié)構(gòu)緊湊，堅固耐用
2、焊接無密封件，無彈性密封件
3、客戶用SWIFT接頭可快速安裝電纜，節(jié)省時間
4、大量連接方式可選擇。
典型應(yīng)用
廣泛應(yīng)用于制冷，液壓和氣動控制等各種工業(yè)自動化場景
產(chǎn)品性能參數(shù)
相對壓力 | -1 ... 9 bar / 0 ... 2.5 - 600 bar |
|---|---|
過載壓力 | 5×滿量程（< 6 bar） 3×滿量程（> 6 bar），大1500bar |
破裂壓力 | 10×滿量程（< 6 bar） 6×滿量程（> 6 bar），大2500bar |
防護等級 | IP67（Swift連接器） |
| 防爆保護 | 本安可選(Ex II 1/2 G Ex ia IIC T4 Ga/Gb) |
外殼材質(zhì) | 不銹鋼1.4404（AISI 316L） |
溫度范圍 | 介質(zhì)：-40℃～＋135℃ 環(huán)境：-30℃～＋85℃ 存儲：-50℃～＋100℃ |
電 壓 | 8.0～33VDC，輸出4-20mA |
密封材質(zhì) | FPM |
重 量 | ~90克
|
精 度 | 精度線性，遲滯，和重復(fù)性的總和<±0.3% FS |
動態(tài)響應(yīng) | 可適合靜態(tài)和動態(tài)的測量 響應(yīng)時間<2ms，通常為1ms |
常用型號：
| 主要應(yīng)用領(lǐng)域 | 油壓機, 真空設(shè)備, 及產(chǎn)業(yè)設(shè)備氣體, 液體, 油體等介質(zhì)均可 | ||||
HUBA壓力傳感器 常用產(chǎn)品型號：200系列、210系列、212系列、400系列、501系列、503系列、505系列、506系列、511系列、515系列、520系列、522系列、525系列、526系列、527系列、528系列、540系列、548系列、550系列、558系列、401系列、402系列、403系列、652系列、663系列、679系列、692系列、298系列、699系列、680系列。
結(jié)構(gòu)緊湊的528系列壓力傳感器基于瑞士富巴開發(fā)的陶瓷傳感器芯片。經(jīng)過20多年的持續(xù)開發(fā)和使用，其性能和穩(wěn)定性得到充分證明。528系列的傳感器使用適用于各種領(lǐng)域的自動控制。
介質(zhì):液體和氣體
量程:-1 ... 0 – 60 bar
輸出信號:0 ... 5 V, 1 ... 6 V, 0 ... 10 V, 4 ... 20 mA,
ratiom. 10 ... 90%
精度:<滿量程的0.3％
電氣連接:SWIFT接頭, Metri Pack, M12×1插頭,
DIN EN 175301-803-A或-C接頭, 辮子
壓力連接:外螺紋或內(nèi)螺紋
堅固的設(shè)計, 結(jié)構(gòu)緊湊, 性能可靠
溫度對精度影響小
眾多得到連接方式供選
使用快速插頭能節(jié)省安
特點：
小體積、高性價比、高穩(wěn)定性、高靈敏度
0～-0.1MPa至0～250MPa
應(yīng)變片傳感器 擴散硅傳感器 陶瓷壓阻傳感器可選
不銹鋼結(jié)構(gòu)
多種量程選擇、用戶調(diào)試方便
具有零點/滿量程可調(diào)的選購件
壓力類型：表壓、絕壓、真空
準確度：1.0級、0.5級、0.25級、0.1級
可選用小型一體化液晶顯示及帶開關(guān)量輸出的表頭
可采用激光打標,確保產(chǎn)品之可溯源性
應(yīng)用：
液壓及氣動控制系統(tǒng)
液位測量與控制
石化、環(huán)保、空氣壓縮
電站運行巡檢、機車制動系統(tǒng)
熱電機組
輕工、機械、冶金
樓宇自控、恒壓供水
其它自動控制和檢測系統(tǒng)
工業(yè)過程檢測與控制
實驗室壓力校驗
選型表：
常用型號：
隨著替代能源的開發(fā)，包括氫燃料電池應(yīng)用，由凱拓嘉業(yè)為氫能源應(yīng)用行業(yè)提供的薄膜壓力傳感器產(chǎn)品將滿足較苛刻要求的應(yīng)用。凱拓嘉業(yè)提供的壓力傳感器是介質(zhì)隔離的，覆蓋寬范圍的壓力，并利用結(jié)實耐用的316L不銹鋼壓力接口。凱拓嘉業(yè)是一家*的為要求較苛刻的運輸應(yīng)用開發(fā)壓力傳感器解決方案的合作伙伴。凱拓嘉業(yè)公司所銷售的HUBA520壓力傳感器器為瑞士進口產(chǎn)品，公司備有常規(guī)型號，供貨周期為即時發(fā)貨。如客戶選購產(chǎn)品為特殊型號以及 定制壓力范圍 產(chǎn)品，供貨周期為4-6周，特殊情況6-8周。
