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氫氣是一種無(wú)色透明、無(wú)臭無(wú)味且難溶于水的氣體。氫氣是世界上已知的密度小的氣體,氫氣的密度只有空氣的1/14,即氫氣在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和0℃時(shí)氫氣的密度為0.089g/L。因氫氣的極難存儲(chǔ)的特性,儲(chǔ)氫瓶發(fā)展已有50多年的歷史,從鋼瓶到全復(fù)合材料氣瓶的研制成功,實(shí)現(xiàn)了向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量輕的巨大轉(zhuǎn)變。近年來(lái),當(dāng)前市場(chǎng)儲(chǔ)氫瓶主要使用三型瓶及35MPa鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶70MPa塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶已經(jīng)進(jìn)入使用階段。
氫燃料電池
氫燃料電池“貴”是產(chǎn)業(yè)未能商業(yè)化的主要原因之一。2018年-2019年國(guó)內(nèi)氫燃料電池系統(tǒng)價(jià)格區(qū)間為1-2萬(wàn)元/KW,電堆環(huán)節(jié),2019那年下半年由于國(guó)家支持政策遲遲未發(fā)布,部分企業(yè)為搶占市場(chǎng),增加產(chǎn)品上車(chē)推廣案例,電堆價(jià)格逐漸降低,截至2020年11月電堆戰(zhàn)略合作售價(jià)已低于2000元/Kw,將國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)品帶入快速降價(jià)階段。2020年氫燃料電池氫氣循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)批量上車(chē),關(guān)鍵材料中氣體擴(kuò)散層用的碳紙/碳布開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)或進(jìn)行自主技術(shù)產(chǎn)業(yè)化;質(zhì)子膜、催化劑處于送樣檢測(cè)試驗(yàn)階段,并且實(shí)現(xiàn)批量化產(chǎn)業(yè)投產(chǎn)或擴(kuò)建預(yù)計(jì)需要2-3年時(shí)間,預(yù)計(jì)到2022年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈有望完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)。
高壓氫氣的儲(chǔ)存與供給
1,儲(chǔ)氫瓶應(yīng)使用符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定的車(chē)用儲(chǔ)氫壓力容器,沒(méi)有則可參照相關(guān)
2,儲(chǔ)氫系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)設(shè)有溫度傳感器,反映瓶?jī)?nèi)氣體溫度
3、過(guò)壓保護(hù),不允許發(fā)生諸如下游壓力升高的現(xiàn)象
4、低壓保護(hù),當(dāng)儲(chǔ)氫瓶?jī)?nèi)壓力低于要求的壓力時(shí),應(yīng)能及時(shí)切斷燃料的輸出
5、當(dāng)檢測(cè)到氫氣發(fā)生泄漏時(shí),應(yīng)能及時(shí)關(guān)閉氫氣總開(kāi)關(guān)
6、氫系統(tǒng)管路安裝位置及走向避開(kāi)熱源以及電器、蓄電池等可能電弧的地方,至少應(yīng)有200mm的距離。尤其是管路接頭不能位于密閉的空間內(nèi)。高壓管路及部件可能產(chǎn)生靜電的地方要可靠接地
7、儲(chǔ)氫容器安裝固定后,在上、上、前、后、左、右六個(gè)方向上應(yīng)能承受8g的沖擊力,保證儲(chǔ)氫容器與固定座不損壞,相對(duì)位移不超過(guò)13mm
8、剛性管路應(yīng)布置合理,排列整齊,不得與相鄰部件碰撞和摩擦;管路彎曲時(shí),其中心線曲率半徑應(yīng)不小于管路外徑的5倍。兩端固定的管路在其中間應(yīng)有適當(dāng)?shù)膹澢?,支撐點(diǎn)間隔應(yīng)不大于1m.
9、儲(chǔ)氫容器及附件的安裝位置,應(yīng)距車(chē)輛的邊緣至少有100mm的距離。否則應(yīng)增加保護(hù)措施。
10、氣密性,在1.05~1.1倍額定工作壓力下,儲(chǔ)氫容器、壓力容器、焊接點(diǎn)、法蘭、墊片、閥門(mén)及連接處用中性發(fā)泡液檢漏,3min內(nèi)所有檢測(cè)點(diǎn)不能產(chǎn)生可見(jiàn)氣泡或者泡沫。
11、泄漏量,在1.05倍~1.1倍額定工作壓力下,供氫系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下每小時(shí)氫氣泄漏量應(yīng)小于0.5%。
加氫安全、儲(chǔ)氫安全、氫泄露和碰撞安全是燃料電池汽車(chē)不得不考慮的問(wèn)題。
加氫:加氫過(guò)程比較復(fù)雜,為了實(shí)現(xiàn)氫氣的安全快速加注,需要車(chē)載氫管理系統(tǒng)與加氫站通過(guò)紅外信號(hào)實(shí)時(shí)通訊,監(jiān)測(cè)加注過(guò)程中的異常情況。
儲(chǔ)氫:氫瓶壓力一般達(dá)到幾十兆帕,氫管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫瓶?jī)?nèi)的溫度、壓力等信息,遇到異常壓力情況需要及時(shí)進(jìn)行安全處理。
氫泄露:由于氫氣的特性,對(duì)氫泄露也需要及時(shí)監(jiān)測(cè)與處理。
碰撞:車(chē)輛出現(xiàn)碰撞等緊急狀態(tài),需要立即停止供氫并報(bào)警提示。