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質(zhì)量流量計(jì) | 固態(tài)儲(chǔ)氫

2025年6月16日 Bronkhorst
在氫能源快速發(fā)展的今天,氫燃料電池汽車因其零排放、長續(xù)航和快速加注等優(yōu)勢,成為交通領(lǐng)域脫碳的重要選擇。然而,氫氣的儲(chǔ)存一直是技術(shù)難點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的高壓儲(chǔ)氫(如700bar壓縮氫氣)雖能提供較高的能量密度,但也伴隨著安全風(fēng)險(xiǎn)和能源損耗。為此,科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)正積極探索更安全、高效的儲(chǔ)氫方式,其中固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)(基于金屬氫化物的儲(chǔ)氫方法)展現(xiàn)出巨大潛力。

固態(tài)儲(chǔ)氫:更安全、更高效的解決方案

固態(tài)儲(chǔ)氫利用金屬合金與氫氣之間的可逆化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存氫氣。金屬氫化物如同“海綿”,可在相對(duì)較低的壓力下(通常為30-100bar)高效吸附和釋放氫氣,避免了極端高壓帶來的安全隱患。此外,該技術(shù)還具有以下優(yōu)勢:

  • 安全性高:氫氣以固態(tài)形式儲(chǔ)存,泄漏風(fēng)險(xiǎn)低;
  • 能量效率優(yōu)化:無需高壓壓縮,減少能源浪費(fèi);
  • 緊湊性:金屬氫化物的體積儲(chǔ)氫密度較高。

然而,這一技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化仍需解決多項(xiàng)挑戰(zhàn),例如氫氣吸附/釋放的可控性、反應(yīng)條件的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)的重復(fù)性驗(yàn)證。在這一過程中,精準(zhǔn)的流量與壓力測量控制成為關(guān)鍵。


質(zhì)量流量計(jì)與壓力控制的核心作用

在德國航空航天中心(DLR)的固態(tài)儲(chǔ)氫研究中,科研團(tuán)隊(duì)通過高精度的Bronkhorst質(zhì)量流量計(jì)壓力控制器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)氫氣儲(chǔ)存與釋放過程的精確監(jiān)測與控制。其研究重點(diǎn)包括:

流量與壓力的精準(zhǔn)調(diào)控
  • 在氫氣吸附階段,需控制氫氣以特定流量進(jìn)入金屬氫化物容器,同時(shí)維持穩(wěn)定的工藝壓力,以優(yōu)化儲(chǔ)存效率。
  • 在氫氣釋放階段,需精確測量釋放的氫氣量,并確保過程的可重復(fù)性。
  • 質(zhì)量流量計(jì)的高精度和快速響應(yīng)能力,為實(shí)驗(yàn)提供了可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
反應(yīng)條件的可重復(fù)性驗(yàn)證

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的商業(yè)化需確保其長期穩(wěn)定性。通過記錄流量和壓力的設(shè)定值與實(shí)際值,研究人員能夠分析不同條件下氫氣的吸附/釋放效率,驗(yàn)證工藝的重復(fù)性。

安全性與能效的平衡
相較于高壓儲(chǔ)氫,固態(tài)儲(chǔ)氫在較低壓力下運(yùn)行,但仍需避免壓力波動(dòng)導(dǎo)致的反應(yīng)失控。壓力控制器與流量計(jì)的協(xié)同工作,確保了系統(tǒng)在安全范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)方案:協(xié)同控制與數(shù)據(jù)記錄

在DLR的實(shí)驗(yàn)中,流量與壓力控制系統(tǒng)通過以下方式實(shí)現(xiàn)高效協(xié)作-入口與出口的雙向控制:

  • 吸附氫氣時(shí),入口側(cè)的流量計(jì)與壓力控制器協(xié)同工作,出口閥門關(guān)閉;
  • 釋放氫氣時(shí),入口關(guān)閉,出口閥門調(diào)節(jié)至大氣壓,確保平穩(wěn)釋放。
自動(dòng)化與數(shù)據(jù)整合
通過工業(yè)通信協(xié)議(如PROFIBUS-DP),實(shí)時(shí)傳輸流量、壓力等數(shù)據(jù)至控制系統(tǒng),便于后續(xù)分析與優(yōu)化。

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化其重量儲(chǔ)氫密度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能,但通過高精度的流量與壓力控制,科研人員正逐步攻克這些難題。隨著研究的深入,這項(xiàng)技術(shù)有望為氫燃料電池汽車、固定式儲(chǔ)能等領(lǐng)域提供更安全、高效的解決方案。

在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中,精準(zhǔn)的測量與控制技術(shù)始終是推動(dòng)創(chuàng)新的基石。無論是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫還是固態(tài)儲(chǔ)氫,對(duì)流量、壓力的可靠監(jiān)測都是確保系統(tǒng)高效安全運(yùn)行的關(guān)鍵。未來,隨著氫能應(yīng)用的普及,這些技術(shù)將發(fā)揮更加重要的作用。

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