傳感器在氫燃料電池生產(chǎn)中的應用
氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后，放出電子通過(guò)外部的負載到達陰極。
氫燃料電池系統是一個(gè)集多學(xué)科融合的復雜工程產(chǎn)品，由數十類(lèi)部件材料有機結合而成。目前氫燃料電池的設計應用主要集中在汽車(chē)領(lǐng)域。如下圖1所示。
圖1氫燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力構成示意圖
氫燃料電池汽車(chē)系統構成圖如下圖2所示。
圖2氫燃料電池汽車(chē)系統構成圖
其中氫燃料電池系統的結構主要有燃料電池電堆、空壓機、氫氣循環(huán)泵、發(fā)動(dòng)機控制器、電壓變換器、車(chē)載氫系統、傳感器等數十類(lèi)部件構成。
氫燃料電池的生產(chǎn)工藝主要有兩個(gè)部分：
一、氫燃料系統組裝生產(chǎn)，其工藝流程如下圖3所示。
圖3氫燃料電池系統生產(chǎn)工藝流程圖
二、氫燃料電池電堆生產(chǎn)，其工藝流程如下圖4所示。
圖4氫燃料電池電堆生產(chǎn)工藝流程圖
在氫燃料電池電堆和氫燃料電池系統的生產(chǎn)過(guò)程中，傳感器的應用至關(guān)重要，比如在電堆生產(chǎn)中的“雙極板成型”工藝和“電堆測試”工藝以及燃料電池系統生產(chǎn)過(guò)程中的“成品檢測”工藝中的去離子水流量、電導測量，氫氣流量控制，壓力和溫度的測量都需要用到高性能的傳感器。
氫燃料電池中主要的傳感器
熱導式氣體傳感器
應用場(chǎng)景：生產(chǎn)過(guò)程中氫氣泄露檢測、氫氣循環(huán)和排放中氫含量的檢測
功能特點(diǎn)：
l 零點(diǎn)、滿(mǎn)量程點(diǎn)的自動(dòng)校正功能
l 可對其它氣體的干涉影響進(jìn)行補償運算
l 氣體濃度報警輸出及通訊輸出功能
技術(shù)參數：
測量原理 熱傳導式
測量范圍 0~3 … 100%
重復性 ±1%FS
超聲波流量計
應用場(chǎng)景：去離子水流量的測量控制
功能特點(diǎn)：
l 外夾式安裝，非接觸式測量，無(wú)壓損
l 金屬管、非金屬均可安裝
l 精度高，免維護
技術(shù)參數：
測量原理 超聲波時(shí)差法
測量范圍 0~0.3 ... 32m/s
測量精度 ±1% of rate
管道口徑 φ13~φ6000mm
熱式質(zhì)量流量計
應用場(chǎng)景：生產(chǎn)或檢測過(guò)程中氫氣、空氣流量的計量和控制。
功能特點(diǎn)：
l 高動(dòng)態(tài)量程比1000:1
l 超寬的流量范圍
l 快速響應t90低于4ms
技術(shù)參數：
測量原理 熱式質(zhì)量
測量范圍 0~20000ml/min
精度 ±0.2%FS
穩定性 ±0.015%FS
管路口徑 1/8inch，1/4inch
電導率電極
應用場(chǎng)景：去離子水水質(zhì)監測，電導測量。
功能特點(diǎn)：
l 雙極式電極系統
l 超大量程比
l 應用于工業(yè)場(chǎng)合
技術(shù)參數：
測量方式 電極式
測量范圍 0.05 μS/cm至1 mS/cm
電極常數 K=0.25px-1（2.5px-1依測量范圍）
操作壓力 16bar（最高達40bar）
溫度傳感器
應用場(chǎng)景：空氣系統中進(jìn)出電堆的壓力測量；冷卻系統中去離子水的溫度、壓力測量；氫燃料管路中溫度、壓力測量。
功能特點(diǎn)：
l 高抗震動(dòng)、抗沖擊結構
l 可內置溫度變送器等多種規格
l 溫度測量精度等級可達AA級
技術(shù)參數：
測溫范圍 -70-850℃
測壓范圍 0~10kPa~40MPa
壓力長(cháng)期穩定性 ≤0.05％FS/年
壓力測量響應時(shí)間 90ms
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