氫能源概述
氫能源是再生能源，它的副產物是水，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用領域三大環(huán)節(jié)。氫能源的應用有兩種方式：一是直接燃燒(氫內燃機)，二是采用燃料電池技術，燃料電池技術相比于氫內燃機效率更高，故更具發(fā)展?jié)摿Α６鴳妙I域十分廣泛包含汽車整車、叉車、軌道、輪船等交通領域以及儲能等，氫能源產業(yè)鏈才符合人類環(huán)保要求，更關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的普遍重視，并在許多領域展現了廣闊的應用前途。燃料電池是發(fā)電裝置，是氫能源下游應用的一種，燃料電池的應用也及其廣泛，能夠用于汽車、航天、樓宇供電系統(tǒng)、消費類電子產品等。
然而，一種新的能源系統(tǒng)要得到推廣和應用，其安全性是應該首先被關注的。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。為了防止電路中產生電火花點燃氫氣而產生燃燒或爆炸事故，氫氣燃料電池需要復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)中設定相應的防護值，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施，及時斷開或關閉，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H2滲透
如果在一項應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，也會出現滲透。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這種類似的反應中，以及鍍鋅管道，都會引起腐蝕，產生氫離子。
3．在高溫或者高壓下，會出現變化。如果氫氣是純的，氫分子的互相碰撞會破壞結合鍵。氫氣是較簡單、小的原子。水、酸、堿以及無數有機化合物都含有氫。雖說氫并不是腐蝕性的物質，但是在選用壓力變送器/壓力開關時考慮不周到，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。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移動，影響測量結果，因而降低壓力傳感器/壓力變送器的性能。隨著氫氣數量的增加，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定值時，立即關斷電磁閥，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）反應裝置相當于內燃機，將氫瓶的氫氣輸送來，與空氣中氧氣反應生成能量和水。系統(tǒng)進氫口需要檢測壓力。
3. 氫燃料系統(tǒng)（電磁閥）反應裝置進氫口需要用電磁閥控制氫氣通斷。反應后排水口需要用電磁閥控制開閉。
氫能源無人機應用：
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）
反應裝置進氫口需要用電磁閥控制氫氣通斷。反應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定值時通過觸點的動作輸出信號，容易產生觸點火花而引發(fā)事故。
凱拓嘉業(yè)公司為氫能源應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、huba變送器，瑞士溫度、濕度傳感器的高質量銷售和技術服務,在過去的數年里，已在上千個工業(yè)項目中得到應用，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 、渦街流量計等高質量產品的解決方案，產品廣泛應用于空壓機、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、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)技術生產，壓力傳感器芯片被焊接到壓力接頭上，形成了一體式的設計結構，系統(tǒng)不需要再進行內部密封。結合采用*的集成電路設計，在其溫度范圍下具有*的電磁兼容性和*的精度。廣泛應用于制冷，液壓和氣動控制等各種工業(yè)自動化技術中。
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
合適于所有隔離區(qū)域(隔離區(qū)域0在油罐內, 隔離區(qū)域1在油罐外
適用于高等級的爆炸介質(IIC表示包括輕氣在內的氣體介質, 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,但CS2和白磷除外
設備保護等級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)、數據檢測及控制系統(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 及軟件控制數據采集模塊等組成。
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)結構，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，并且配有數據采集和交互模塊，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)設計的一款測試平臺，可以對整個系統(tǒng)和其內部關鍵零部件進行測試，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、燃料電池其他相關行業(yè)測試平臺
520系列壓力傳感器應用了瑞士富巴開發(fā)的厚膜技術。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)包括氨水在內的所有氣體和液體制冷劑。520系列壓力傳感器結合采用*的集成電路設計，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控股測力元素結合厚膜測量技術發(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，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，廣泛應用于制冷，液壓和氣動控制等各種工業(yè)自動化技術中。
范圍：相對壓力: 0-60 bar 壓力:1-16bar
供應電源：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
主要應用領域：油壓機, 真空設備, 及產業(yè)設備氣體, 液體, 油體等介質均可
備注：支持特調
HUBA520壓力變送器產品概要
量 程: | 0 ~ 60 MPa； |
*穩(wěn)定 | ±0.25％FS；符合IEC EN60770-1標準 |
響應時間： | < 5ms |
HUBA520壓力傳感器產品特點
l 結構緊湊堅固； |
l 溫度漂移?。?/p> |
l 無機械老化現象； |
l 無機械蠕變現象 |
HUBA520壓力變送器技術參數
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： | 內螺紋G1/4；內螺紋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；接觸介質材料303不銹鋼； | ||||||||
負載頻率： | < 50Hz | ||||||||
重 量： | 內螺紋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
產品特點
1、結構緊湊，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。
典型應用
廣泛應用于制冷，液壓和氣動控制等各種工業(yè)自動化場景
產品性能參數
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 | 不銹鋼1.4404（AISI 316L） |
溫度范圍 | 介質：-40℃～＋135℃ 環(huán)境：-30℃～＋85℃ 存儲：-50℃～＋100℃ |
電 壓 | 8.0～33VDC，輸出4-20mA |
密封材質 | FPM |
重 量 | ~90克
|
精 度 | 精度線性，遲滯，和重復性的總和<±0.3% FS |
動態(tài)響應 | 可適合靜態(tài)和動態(tài)的測量 響應時間<2ms，通常為1ms |
常用型號：
| 主要應用領域 | 油壓機, 真空設備, 及產業(yè)設備氣體, 液體, 油體等介質均可 | ||||
HUBA壓力傳感器 常用產品型號：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。
結構緊湊的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域的自動控制。
介質: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:外螺紋或內螺紋
堅固的設計, 結構緊湊, 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
應變片傳感器 擴散硅傳感器 陶瓷壓阻傳感器可選
不銹鋼結構
多種量程選擇、用戶調試方便
具有零點/滿量程可調的選購件
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量輸出的表頭
可采用激光打標,確保產品之可溯源性
應用：
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)，包括氫燃料電池應用，由凱拓嘉業(yè)為氫能源應用行業(yè)提供的薄膜壓力傳感器產品將滿足較苛刻要求的應用。凱拓嘉業(yè)提供的壓力傳感器是介質隔離的，覆蓋寬范圍的壓力，并利用結實耐用的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。如客戶選購產品為特殊型號以及 定制壓力范圍 產品，供貨周期為4-6周，特殊情況6-8周。
