氢燃料电池汽车的氢泄漏检测概述

本文介绍了氢燃料电池汽车全球技术法规（GTR13）的氢监测要求、氢燃料电池汽车（FCEV）的检漏方法、安全管理等。GTR13规定了封闭空间的碰撞后氢浓度以及车辆排气系统的氢浓度，美国国家可再生能源实验室（NREL）和欧盟委员会联合研究中心（JRC）对GTR13的规定进行了分析，使其更具有适用性。泄漏检测监管标准之间的进一步协调，才能促进FCEV市场的发展，日本的听觉检查氢燃料电池汽车氢气泄漏的方法安全又便利。氢燃料电池汽车中应安装多个氢气传感器和碰撞传感器，布置在车辆内氢气容易聚集的位置，氢传感器的报警阈值可以分段设置，同时应设计泄漏监控系统的连锁功能，以确保安全。     

液氢容器真空夹层氢吸附剂研究进展

基于液氢容器高效氢吸附剂对使用方式、材料改性、性能评价和用量计算的需求,讨论真空夹层中的气体负荷来源和真空寿命,总结液氢容器常用氢吸附剂的种类、材料以及吸附性能研究方法. 真空夹层主要的残余气体是材料放出的氢气,通过合理使用吸附剂可以显著延长容器寿命. 根据吸气机理可将氢吸附剂分为低温吸附剂、金属氧化物、离子交换沸石分子筛和非蒸散型吸气剂4类,并从实验测试和理论模型2个方面总结了吸附性能的研究方法.     

掺氢天然气管道输送工艺特性

将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,但是氢气的掺入会对天然气管道水力特性和安全等方面造成较大影响。为此,采用SPS软件对不同混氢比（均为摩尔分数）的天然气管道输送工况和泄漏工况进行仿真计算,探究掺氢对天然气管道水力特性、离心压缩机运行特性、泄漏后截断阀压降速率及泄漏量的影响。结果表明,掺入氢气会降低天然气管网的输气效率和压缩机性能,可通过增大压降的方式确保管道输气效率不变;在相同天然气需求下,随混氢比的增大,管道动态压力波动减小;掺氢天然气管道泄漏后,随着混氢比的增加,压降速率和泄漏量均增大,管线截断阀压降速率阈值设定值也要相应增大。该研究成果为确定天然气管道最大混氢比的研究奠定了一定基础,为天然气管道掺氢输送工艺的确定提供了有效借鉴。     

混氢汽油机的燃烧及排放特性试验

针对汽油机热效率低、排放高的问题,通过进气混氢降低汽油机的能耗和排放.在一台4缸汽油机上安装一套电控多点顺序气道氢气喷射系统,可实现汽油和氢气在进气道的现场混合.在发动机转速为1 500 r/min及理论当量比条件下,选择混氢体积分数为1%、1.5%、2%、3%的4种不同进气,对混氢汽油机的燃烧与排放特性进行了试验研究.试验结果表明:在混氢体积分数为3%的工况下,与原机相比,发动机制动热效率平均提高了3.23%,缸压峰值的循环变动平均减少了3.18%.随着进气中氢气体积分数的增加,发动机着火滞燃期和燃烧持续期缩短,燃烧峰值压力增加,CO_2与HC排放明显降低,但NO_x与CO排放有所增加.混氢对改善发动机性能效果显著.     

射频溅射功率和掺杂氢对硅氢薄膜结构的影响

采用SEM和Raman谱对射频磁控溅射法制备的硅氢薄膜结构进行了研究,讨论了在100～400W范围内溅射功率和氢气分压对硅氢薄膜结构的影响。结果表明,制备的硅氢薄膜为致密的颗粒膜,添加氢气后,颗粒状的硅氢薄膜出现了粒径更为细小的纳米级小颗粒亚结构;随着氢气分压的增加,其直径先增加后减小,平均直径在氢气分压为50％时达到最大;随着溅射功率的增加,硅氢薄膜的颗粒平均直径增加,当溅射功率达到400W时,颗粒的平均直径为104nm。拉曼光谱分析结果显示硅氢薄膜为非晶态。     

VD真空处理及钢液中氢含量的测定

以40t VD真空炉和Multi-Lab Hydris System定氢系统为例,详细论述了VD真空处理和钢液中氢含量测定的原理、方法及要点,并讨论解决了VD生产过程中所遇到的技术问题和在钢液氢含量测定过程中所遇到的技术问题。     

燃料电池电动汽车供氢系统的设计与实现

从工程实践的角度完成了燃料电池供氢系统的软、硬件,包括氢气供应装置和安全预警装置的设计与实现.在氢气供应流向控制部分,详细说明了氢气通道的设计及系统状态监测方案;在安全用气部分,详细阐述了整车氢气安全预警机制、系统各部件选型及安装分布.另外从硬件拓扑结构和软件协议规划的角度探讨了以CAN网络和光纤为媒质实现供氢系统控制的具体方法.     

陡河发电厂#7机组氢湿度超标的原因及对策

氢冷发电机内氢气湿度超标,多数情况下不会对发电机立即产生明显的破坏,但随着运行时间的延长,必将对发电机内部部件产生不良影响,甚至威胁发电机的安全运行。陡河发电厂#7机组运行中氢气湿度经常出现超标的现象。本文从超标的原因及预防上做了简要的分析,其中重点介绍了氢干燥器运行中调整的注意事项。     

陡河发电厂#7机组氢湿度超标的原因及对策

氢冷发电机内氢气湿度超标,多数情况下不会对发电机立即产生明显的破坏,但随着运行时间的延长,必将对发电机内部部件产生不良影响,甚至威胁发电机的安全运行。陡河发电厂#7机组运行中氢气湿度经常出现超标的现象。本文从超标的原因及预防上做了简要的分析,其中重点介绍了氢干燥器运行中调整的注意事项。     

S109FA氢冷发电机漏氢量大的原因及对策

介绍GE公司的S109FA燃气-蒸汽联合循环机组发电机漏氢的原因,重点讲述发电机绝缘过热监测装置内,取样电磁阀误带电开启导致氢气泄漏的原因及解决措施,可供同类型发电机在氢气查漏时参考。     

进气道喷氢对氢内燃机进气压力波动的影响规律

将一台排量为2.0 L的气道喷射汽油机改装为气道喷射的氢内燃机,通过台架试验研究喷氢时刻对于进气系统压力波动的影响机制,提出利用优化氢气喷射提高氢内燃机空气流量的方法。试验结果表明:氢气喷射会提高歧管压力并增强压力波动;歧管内压力不仅受本缸喷氢影响,还会受其他缸喷氢激励;低速时在下止点至进气门关闭的区间或与之相隔180℃A的区间喷射会有较大的空气流量,高速时仅在下止点至进气门关闭区间可以得到最大空气流量;利用氢气喷射可以获得4.4%(低速)至7.3%(高速)的空气流量提升。       

氢检测色带节省时间，挽救生命

从“阿波罗”任务到航天飞机项目,美国国家航空航天局（NASA）一直以液态氢作为运载火箭上面级的燃料。其原因很简单：氢能是最有效的推进剂,能够提供比其它燃料更强的推力。但是,液氢燃料的使用需要雄厚的专业技术作为支撑。首先,氢必须在低于-253℃的温度下才能保持液态。因此,在发射期间,液态氢必须与外部热源隔绝,以避免液态氢蒸发。其次,液态氢的使用还面临着泄漏的风险。作为最小和最轻的原子,氢能够从非常微小的裂缝逃逸,而且氢非常易燃,高压泄漏可能会引起爆炸。这使其成为一个危险元素,必须严密监控。氢的泄漏检测是一项重要任务,同时,由于氢气及其火焰无色、无味,其泄漏检测也是一项巨大的挑战。     

喷氢时刻对进气道喷氢发动机混合气形成过程的影响

氢气以清洁燃烧的特点成为理想的发动机代用燃料.为研究不同喷氢时刻下氢发动机混合气形成的过程,应用AVL Fire软件建立进气道燃料喷射氢发动机的三维仿真模型.分析缸内外浓度场、速度场的变化规律,从抑制回火等抑制异常燃烧的角度,综合评价混合气的形成状况.并以混合气均匀性系数、有效喷氢率为指标优化了高速、大负荷工况下进气道喷射氢发动机的喷氢时刻.     

混合制冷剂氢气液化工艺优化

液氢是远洋、大规模输氢的最佳方式之一,氢气液化工艺是液氢产业链中的重要环节.文中针对混合制冷剂氢气液化工艺,确定预冷混合制冷剂组分为甲烷、丙烷、正戊烷、乙烯、氢气、氮气混合物,深冷混合制冷剂组分为氦气、氢气混合物,利用遗传算法对混合制冷剂各组分流量、主要节点压力等18个待优化变量进行优化,通过敏感性分析得出预冷工艺与深冷工艺连接节点温度为-193℃时总功耗最低,将氢液化工艺分为预冷工艺和深冷工艺两部分同时进行优化,提高了优化工作效率及准确性,优化后系统单位能耗降低24.07%,混合制冷剂流量共减少3.09%,设备损失减少了21.85%,优化后所得冷剂配比与氢气的冷热复合曲线更加匹配,设备换热效果增强,该工艺优化对混合制冷剂氢气液化工艺研究以及混合制冷剂组成的选取提供参考.     

氢敏传感器的开发研究

半导体氢敏传感器是一种新型气敏元件。它是以金属钯作为栅极，由Ｐｄ－Ｓｉｏ２－Ｓｉ构成的钯栅场效应管。本文研究了它的结构及性能，它可用于氢气的探漏与检测，也可间接地实现对其他气体如变压器油、煤气等含氢气体的检测与预报。     

ZnSe/Pt电极制备及抑氢行为探讨

探讨ZnSe/Pt电极的抑氢行为,采用三电极体系,分别以Pt电极、Zn/Pt电极和ZnSe/Pt电极为研究电极,以大面积Pt片为阳极.以饱和甘汞电极为参比电极,测定了3类电极的析氢稳态极化曲线.结果表明,在酸性柠檬酸钠溶液中,氢在各阴极上的析出难度顺序是：ZnSe/Pt电极〉Zn/Pt电极〉Pt电极.ZnSe/Pt电极的析氢过电位比Zn/Pt电极的大,即抑氢能力更强.Zn和Se的键合,使得氢原子中的电子无法与其形成＂吸附键＂而吸附于ZnSe上,氢气在ZnSe阴极上的析氢过电位增大.     

船舶用氢引擎

日本开发出世界首台以燃烧氢气为动力的船舶氢引擎。氢引擎已在汽车领域实现了实用化．而用于船舶则是世界首创。     

餐厨垃圾发酵产氢中比产氢率与pH值的关系

采用经热(80℃,15 min)预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了在600 W、4 min微波预处理条件下,餐厨垃圾中温批式发酵产氢中比产氢率与pH值的关系。结果表明:餐厨垃圾发酵产氢的延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积分数分别为4.03 h、18.58 mL/(gVS.h)、254.89 mL/gVS、54.6%,具有较高的产氢能力;在餐厨垃圾的发酵产氢体系中,pH值与比产氢率之间存在着非常密切的关系。随着餐厨垃圾发酵酸化的进行(pH值降低),同一时刻与之相对应的比产氢率先增大,而后逐渐变小。根据发酵过程中比产氢率与pH值的变化及pH模型,求得动力学常数Rmax、KH、KOH的值分别为21.9 mL/(gVS.h)、1.63×10-5mo1/L和1.45×10-6mol/L(回归系数为0.773 0),并求得餐厨垃圾连续发酵产氢的最佳pH值为5.31。     

不同来源污泥对稻草发酵产氢影响的研究

讨论了不同来源的混合菌群、不同的接种方式以及单一菌种产气肠杆菌对稻草发酵产氢的影响.相对于混合菌群，单一纯菌产气肠肝菌在氢气产量上处于劣势.对于取自同一沼气池的厌氧活性污泥，经煮沸后扩大培养的混合菌群作为接种物，经过NaOH预处理后稻草的单位产氢量为91.5 mL/g，最高产氢速率为1.52 mL/(h·g)；以直接扩大培养的污泥作为接种物，经过NaOH预处理后稻草的单位产氢量为62.5 mL/g，最高产氢速率为1.04 mL/(h·g).对3种混合菌群均采用直接扩大培养的接种方法，其总产氢气量为：沼气池污泥（62.5 mL/g）<污水处理厂污泥（69.5 mL/g）<湖底污泥（80.5 mL/g）.     

考虑氢负荷响应的化工园区电-氢耦合系统协同优化调度

为解决新能源大规模发展下日益严重的弃风弃光现象,中国很多城市及园区开始广泛使用电解水制氢作为消纳新能源的一种有效途径,随之产生了越来越多的电-氢耦合系统,本文以化工园区为例,提出了考虑氢负荷响应的园区级电-氢耦合系统协同优化调度方法。首先,以实际绿氢绿氨工业园区为基础,提出了典型园区级电-氢耦合系统架构,并从系统的源-网-荷-储各角度建立了包括煤制氢、电解水制氢、储氢罐、氢制氨、氢燃料发电机与输氢管网的化工园区电-氢耦合系统模型。其次,以实现园区整体效益最大为目标,并在目标函数中加入弃风弃光惩罚项,同时考虑氢负荷的需求侧响应,使氢制氨作为园区内可灵活调节的资源,基于此进行化工园区电-氢耦合系统协同优化调度。为验证本文所提出优化调度方法的经济性及优越性,对比分析了3种不同运行场景下的优化调度结果。结果表明,电解槽与氢燃料发电机通过跟踪园区内的电源与电负荷的变化情况,实时调整自身出力功率,在保证园区电量平衡的前提下减少与外界的电力交易,减少园区购电成本与弃风弃光,同时,考虑氢制氨的需求侧响应可以在保证经济效益的前提下,进一步减少弃风弃光、降低园区整体运行成本。