氫氣
關注創建者：龍緩 創建時間：2021-04-06
氫氣的視頻教程
基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設計
作為綠色能源倡議的一部分，液化氣、沼氣或氫氣等環保燃料正在取代火力發電廠使用的化石燃料。 透平機械設計人員面臨的挑戰是調整燃燒系統，以適應這些新燃料，在保持低排放的同時可靠高效地發電。 Cadence高保真計算流體動力學(CFD)模擬在設計和優化下一代高性能、高效和可靠的透平機械中起著關鍵作用。
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化工新能源中的機理和機器學習建模—從燃料電池的系統到部件的機理及機器學習建模案例介紹
化工新能源中的機理和機器學習建模—從燃料電池的系統到部件的機理及機器學習建模案例介紹 直播時間：3月12日 19:30 課時章節：第1節課（共1節） 適用人群：想要了解學習機理和機器學習建模在化工新能源中的應用 背景： 很多的新能源尤其是燃料電池系統其實也算一個小型的化工系統，這個系統可能使用氫氣或者天然氣作為燃料來發電驅動汽車或者向電網輸送，也可能是在逆向運行采用電網的電來分解水制氫。
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氫氣的實例教程
除此之外，在氫氣安全上，發生器內部有檢漏、壓力異常報警等功能，可以安裝氫氣探測器。因此，如果發生氫氣泄漏，整個系統會自動停止，以確保安全。工采網FAE建議氫氣探測器采用進口氫氣傳感器，推薦選用英國alphasense 電化學氫氣傳感器（H2傳感器） - H2-BF和日本figaro 氫氣傳感器 - TGS2615-E00：
一、英國alphasense 電化學氫氣傳感器H2-BF產品描述：
電化學氫氣傳感器H2-BF主要用于檢測大氣中氫氣的濃度，典型應用于氫氣氣體變送器和各種氫氣檢測場合。
二、英國alphasense 電化學氫氣傳感器H2-BF主要參數
過載：20000ppm
響應時間：< 100s
分辨率：2ppm
零點：±10ppm
尺寸：Φ32.3×16.5
氫氣檢測范圍：0-10000ppm
靈敏度：12 ~ 25nA/ppm
日本figaro 氫氣傳感器 TGS2615-E00描述：
敏感素子由集成的加熱器以及在氧化鋁基板上的金屬氧化物半導體構成，外殼采用標準TO-5金屬封裝。當空氣中被檢測氣體存在時，該氣體的濃度越高傳感器的電導率也會越高。使用簡單的電路，就可以將電導率的變化轉換成與該氣體濃度相對應的信號輸出。
TGS2615-E00 為了消除酒精等干擾氣體的影響而設置了過濾層，顯示出對氫氣很高選擇性的靈敏度特性。
日本figaro 氫氣傳感器 TGS2615-E00特點：
帶有增強選擇性的過濾層
低功耗
使用壽命長、成本低
應用電路簡單
日本figaro 氫氣傳感器 TGS2615-E00規格：
展開 氫燃料電池工作原理
氫燃料電池基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽極板（負極），經過催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子（質子）穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板（正極），與氧原子和氫離子重新結合為水。
由于供應給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應氫，給陰極板供應空氣，并及時把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲能，確切的講應該稱為氫發電裝置。
儲氫瓶真的安全嗎？
目前，高壓氫瓶儲氫是車載氫氣系統儲氫方式的主流。燃料電池車有兩個壓力高達35-70MPa的儲氫瓶分別置于后排坐墊下方和后方。人們擔心這兩個高壓的儲氫瓶是否會在汽車發生碰撞中發生破裂、甚至爆炸。氫氣是最輕的氣體，它的擴散性極強，氫的擴散系數比空氣大3.8倍，比汽油大7.5倍，由此可以證明氫比汽油安全是有根據的。所以少量的氫氣泄漏，可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣。氫氣的比重小，易向上逃逸，這使得事故時氫氣的影響范圍要小得多。
氫氣會泄漏嗎？
從氫瓶到燃料電池，氫氣泄漏的薄弱環節是導氣管、燃料電池及其鏈接部分。為此，氫燃料電池車都配有防泄漏安全系統。一般在氫氣瓶附近及駕駛位附近安裝有氫氣感應裝置即氫氣傳感器或氫氣泄漏裝置，1秒鐘之內可以感知氫氣泄露、關閉氫氣瓶電磁閥并發出警報。同時，為了當氫氣瓶電磁閥失效時能手動切斷氫源，通常還配有手動截止閥。氫瓶電磁閥和手動截止閥聯合作用，可有效的避免氫氣泄漏，提高氫氣使用安全。
燃料電池車廠商可以采用哪些氫氣傳感器監測氫氣泄漏呢？
展開 氫氣鋼瓶通常不作為在線 VOC 監測設備的氣源，因為鋼瓶氫氣屬于危險化學品，操作需取得相關資質。監測站點通常無人值守，一旦發生氫氣泄漏容易發生燃燒爆炸等嚴重事故。部分站點偏遠，運輸成本高昂（普通車輛不能運輸危化品）。基于以上因素的考慮，滿足以下要求的氫氣發生器可作為在線VOC 監測設備的理想氣源：
①產氣量充足（通常 GC 用氣量在 100 mL/min 以下）；
②產生氣體純度高，通常大于 99.99%，采用 SPE 膜電解法產生的氫氣純度可達到 99.999%.
同時，氫氣發生器相比鋼瓶氣具備以下優勢：
①無氫氣泄漏危險，漏氣時氫氣發生器監測會自動停止工作以防止事故發生；
②設備體積小，電解水只消耗純水或堿液，使用成本低；
③可遠程監控氫氣發生器的工作狀態。氫氣發生器的工作原理是電解水產生氫氣，目前與 GC聯用的氫氣發生器有電解堿性水溶液、SPE（固態電解質）膜電解水兩種電解方式。堿性溶液電解法通常采用 10%（質量分數）的氫氧化鉀溶液作為電解質，電解時陽極產生氧氣（排入大氣），陰極產生氫氣；SPE 膜電解采用純水作為電解質，電解時水電離出的氧負離子在陽極生成氧氣（排入大氣），氫質子以水合離子（H+·xH2O）的形式，在電場力的作用下，通過 SPE離子膜，到達陰極吸收電子形成氫氣。
氫氣發生器為VOC監測設備的氣源提供滿足要求的氫氣，氫氣發生器體積小巧緊湊，提供可靠氫氣來源的同時減少碳排放。氫氣發生器采用PSA等技術有效去除水分，保證了氫氣的純度與品質。相比于鋼瓶，氣體發生器是更安全、可靠而且方便的供氣方案。
使用氫氣發生器的安全性與方便性
與傳統的鋼瓶相比，使用氫氣發生器供應氫氣有其不容忽視的優勢。
氫氣發生器現場生產氫氣，根據客戶需求，即開即用，大大減少了等待鋼瓶安裝或定期更換鋼瓶造成的人力、時間成本。
展開 氫燃料電池車用傳感器主要有氫氣傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器等，每種類型的傳感器作用不同，技術難度有差異。目前國內氫燃料電池汽車所用氫氣傳感器和壓力傳感器主要采用進口產品，氫氣傳感器以日本Figaro為主，壓力傳感器則以瑞士Huba Control、美國Sensata為主，溫度傳感器國內產品市場占比相對較高。
造成氫燃料電池車用傳感器市場高度依賴進口的原因有很多，最關鍵的因素在于市場需求偏小，企業缺乏研發動力，已開發的國產產品測試又不夠。不過，隨著國內氫燃料電池汽車規模的擴大，部分國內企業開始嗅到商機，專門立項以加快氫燃料電池車用傳感器研發步伐。
作為應用方的氫燃料電池系統企業表示：“國產傳感器機會非常大。只是車用傳感器需要在工程化方面做好匹配，建議傳感器廠商更多地去了解使用方的需求，更多地了解汽車標準的要求。國內只要做出來的產品通過測試，就會有很有競爭力，比如國產壓力傳感器價格不到進口一半。”
下面主要為大家介紹氫燃料電池汽車氫氣傳感器
氫氣傳感器包括敏感探頭、電路板、外部殼體以及相關的結構組件；傳感器與外部的接口主要為通訊接口，這些子系統有機結合在一起構成了一個氫氣傳感器零部件。
裝載氫氣傳感器，首要作用是為了保障氫燃料電池汽車運行安全。眾所周知，氫氣是易燃易爆氣體，對于氫燃料電池汽車而言，氫氣傳感器可檢測到氫氣濃度超過安全范圍時，給整車及時輸入報警信號，整車系統會立刻做出相應的斷電安全保護措施，以防止發生安全事故。
此外，氫氣傳感器不僅能用于監測氣罐和電堆端氫氣的泄露，還能用于檢測排放尾氣中的氫氣濃度。氫燃料電池汽車也就能根據這些監測的信息來實時分析電堆的性能和反應程度，從而及時調整相關輸入指標或數據配置來實現車輛的安全、高效運行。
展開 在醫學領域，近年來的研究發現，氫氣可以有效抑制體內的部分活性氧，繼而產生抗氧化效應，在動物實驗中顯示出對多種氧化應激相關疾病的良好防治作用，并在初步的臨床試驗中取得類似的防治效果。
5.用于儲存能量。氫氣可以通過燃料電池以電化學反應形式直接轉換成電能，用于發電及交通運輸等，還可用作各種能源的中間載體。
6.燃料電池汽車。根據氫氣和氧氣的反應，能持續地產生電的發電裝置。燃料電池汽車，燃料電池公共汽車等是用其產生的電來驅動電動機的交通工具。
7.家用燃料電池。通過從燃氣中提取的氫氣和空氣中的氧氣發生反應來發電的裝置。該過程中產生的熱量還可給熱水系統與地暖供熱。
8.氫氣發動機。以氫氣為燃料的內燃機的排放幾乎都是水蒸氣，CO2排放為零。未來有望汽車和飛機上都采用氫氣發動機。
9.加氫站。對精制的氫氣進行加壓、并儲存在高壓鋼瓶內、為燃料電池汽車和氫氣引擎汽車加注氫氣燃料的設施。
除此之外，在重要的工業合成氨和化肥的生產過程中，氫氣是重要反應原料，在高溫高壓條件下，三分子的氫氣和一分子的氮氣會反應生成兩分子的氨氣，這一過程又被成為工業固氮，它極大提升了人類糧食的產量。氫氣還能用于大型發電機組的冷卻，氫氣具有導熱性好（導熱系數是空氣的8.4倍），密度小，擴散快等優點，用氫氣冷卻的效果好，容易輸送并可循環使用。
氫，這個神奇的元素，因為它，才有了這個美麗的大千世界和我們自身。氫，還有很多神奇的地方等待人們去發現。
作為終極能源的氫氣也是一種易燃易爆的氣體。對于氫氣安全，工采網可為各種不同的應用提供相應的氫氣傳感器。
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氫氣的最新內容
此時，氫氣傳感器實時監測箱內氫氣濃度，并將數據反饋給控制系統，自動調節氫氣進氣量：當濃度低于設定閾值時，開啟進氣閥補充氫氣，確保氧氣被充分反應；當濃度接近安全上限時，關閉進氣閥并啟動氮氣稀釋，將氫氣濃度維持在合理區間。
這種動態調控機制，確保厭氧培養箱始終處于穩定的無氧狀態，避免因氫氣不足導致氧氣殘留，影響厭氧菌生長，也能防止氫氣過量造成浪費和安全隱患。
2.
氣體特性：不同氣體的密度、粘度和熱導率差異巨大，例如控制輕質氣體（如氫氣）的響應速度通常會快于重質氣體（如六氟化硫）。
工況條件：工作壓力和溫度的波動會影響氣體的物理狀態，從而改變動態響應，在極低流量下，信噪比降低，系統可能需要更長時間來穩定讀數。
內部算法：先進的PID控制算法能夠優化閥門的調節過程，在追求快速響應的同時避免流量超調，實現平穩、精準的控制。
如何對提升閥系統進行節能優化？13天前
方案落地：典型應用場景與成效
諾冠的節能優化方案并非紙上談兵，而是已經在多個行業取得了顯著成效：
應用場景 優化方案 節能成效
注塑成型 精確控制合模與注射壓力，避免超壓運行 節能可達15%-25%
氫燃料電池測試 高壓氫氣控制中的精準壓力調節，降低壓縮機負載 顯著降低設備運行成本
工程機械液壓 配合負載敏感控制，實現“所見即所得”的動力輸出 大幅降低燃油或電力消耗
二、Bronkhorst MFC的可編程核心優勢
多氣體/多量程自由編程
Bronkhorst的EL-FLOW? Select、IN-FLOW?等系列MFC標配“多氣體/多量程”（Multi-Gas/Multi-Range）功能，用戶可通過專用的Flow Tune軟件，在現場輕松切換氣體種類（如從氮氣切換至氬氣、氫氣或混合氣），并重新設定流量范圍，例如同一臺設備可在0.5–25
介質兼容性：不同國家客戶使用的介質可能各異，從傳統的液壓油、壓縮空氣，到新興的氫氣、氦氣甚至腐蝕性化學液體，出口產品必須在密封材料（如Viton、Kalrez等）和閥體材質上進行針對性適配。
電氣接口與通訊協議：歐美市場對現場總線協議（如Profinet, EtherCAT, CANopen）的偏好不同，電壓標準（110V/220V）也存在差異。
本次將介紹交流接觸器的電流過零時刻的保持力分析，變壓器、開關柜、電器柜相關的電弧、甲烷、氫氣爆炸，爆炸驅動的開關動作等應用仿真。
此外對于高粘度或輕質氣體（如氫氣、氦氣），我們還提供專用校準和補償算法，確保在低密度氣體下仍能維持低阻高效運行。
四、如何選擇低阻力MFC？
電動高壓比例閥應如何正確選型？1個月前
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
明確介質特性與工作壓力范圍是選型的基石，高壓比例閥的核心在于“高壓”，但不同應用場景對壓力的定義截然不同，是用于氣體（如氮氣、氫氣）還是液體（如水、油、化學試劑）？
定制化解決方案：滿足特殊工程需求
面對超高壓氫氣控制、核級安全系統等非標應用場景，諾冠還提供定制化提升閥解決方案，例如在某氫能裝備項目中，諾冠為客戶開發了耐氫脆的專用閥芯，并通過ATEX認證，助力產品順利進入歐洲市場。
儲能產業鋰電熱失控氫氣泄漏監測1個月前
低濃度氫氣探測：將安全防線前移至“極早期”
真正的安全不應是“火災即將發生時的最后掙扎”，而應是“風險萌芽時的主動干預”。引入低濃度氫氣報警作為前置感知手段，是實現這一轉變的核心路徑。
氫氣是鋰電池熱失控初期最先釋放的特征氣體之一，且擴散速度快、響應靈敏。通過部署能夠探測500 ppm低濃度氫氣的傳感器，系統可在電芯泄放氣體但尚未大量積聚時，就捕捉到異常信號。
