優(yōu)化氫燃料電池汽車的元件選型
在全球范圍內(nèi),正在對(duì)氫能車輛以及使之成為可能的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大量投資。
為什么?隨著汽車制造商尋求提高效率和減少排放,氫燃料電池技術(shù)變得越來越具有吸引力。氫燃料電池汽車?yán)脷錃夂脱鯕庠谌剂想姵刂邪l(fā)電來驅(qū)動(dòng)電機(jī),從而實(shí)現(xiàn)零排放運(yùn)行、強(qiáng)勁的動(dòng)力以及重負(fù)荷應(yīng)用所需的扭矩。
這是一項(xiàng)擁有廣闊發(fā)展前景的技術(shù),并且是一個(gè)迅猛發(fā)展且快速演變的市場(chǎng)。各國政府和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者正在消除各種應(yīng)用壁壘,并真正投資于氫能交通的支持與發(fā)展。從元件的角度來看,我們一直在努力為氫燃料電池技術(shù)提供合適的解決方案以充分發(fā)揮其潛力,無論是在車輛本身內(nèi)部還是作為大規(guī)模應(yīng)用所需的快速增長的基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。
在選擇和確定涉氫元件部分以確保車輛和基礎(chǔ)設(shè)施可靠運(yùn)行時(shí),必須考慮若干重要因素。請(qǐng)謹(jǐn)記以下幾點(diǎn):
材料選擇至關(guān)重要。在涉及卡套管接頭的任何應(yīng)用中,腐蝕控制都很重要,然而,防止氫泄漏帶來了特殊而獨(dú)特的挑戰(zhàn)。氫脆會(huì)影響 316 不銹鋼的性能,這是一種被廣泛應(yīng)用的合金類型,包括氫能車輛中常用的接頭、閥門和卡套管。
之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象,部分原因在于氫是由極小的分子組成的,氫分子如此之小,乃至氫可以移動(dòng)到材料的立方晶格網(wǎng)狀壁中,從而拆開其分子鍵并破壞材料的完整性。實(shí)際上,氫脆可能導(dǎo)致某些等級(jí)不銹鋼的性能得更像鑄鐵:極脆且易于開裂。
因此,氫能基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)人員必須特別注意不銹鋼的成分。更高的鉻和鎳含量通過提供更好的延展性能和抗腐蝕性來提供更好的抗氫脆性能。美國材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì) (ASTM) 要求 316 不銹鋼配方中的鎳含量至少為 10%,但鎳含量至少為 12%的高品質(zhì) 316 不銹鋼更適合應(yīng)對(duì)氫能行業(yè)的獨(dú)特挑戰(zhàn)。世偉洛克使用鎳含量至少為 12% 的不銹鋼。
壓力下的性能。密封無泄漏對(duì)于任何流體系統(tǒng)都是至關(guān)重要的。但是在氫能汽車和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中,當(dāng)進(jìn)行連接時(shí),選擇和確定元件的類型時(shí)應(yīng)特別注意以下事項(xiàng)。
首先,儲(chǔ)氫處于高壓狀態(tài);壓力越高,車輛行駛距離越遠(yuǎn)。當(dāng)今的氫能汽車根據(jù)應(yīng)用需求將氫氣存儲(chǔ)在 350 bar 或 700 bar(5,000 psi 或 10,200 psi)的壓力之下。由于許多短程車隊(duì)知曉每輛車每天晚上可以返回中心樞紐補(bǔ)給燃料,因此,均采用 350 bar (5,000 psi) 的壓力。在貨車運(yùn)輸?shù)容^遠(yuǎn)距離的應(yīng)用中,700 bar (10,000 psi) 的壓力可實(shí)現(xiàn)更長的行駛里程,而制造商的目標(biāo)則為 400 英里 (1,000 km)。更高的壓力需要更高性能的元件,而傳統(tǒng)選型則根本不適用。
抗振動(dòng)能力同樣至關(guān)重要。盡管在工業(yè)應(yīng)用中很重要,但在氫能應(yīng)用中的接頭和連接必須能夠可靠承受與行駛中的車輛有關(guān)的重復(fù)而持續(xù)的振動(dòng)。例如,錐面螺紋接頭是手動(dòng)加工完成的。加工鋼管的質(zhì)量可能因安裝人員而異,并且氫氣幾乎無法容忍任何缺陷。小分子氣體甚至可以從最狹小的空間逃逸,即使最少量的泄漏也可能發(fā)展為大問題。只有世偉洛克的 FK 系列等先進(jìn)而一致的接頭技術(shù)才能提供理想的性能。
特定于應(yīng)用的元件。在整個(gè)氫能交通領(lǐng)域中,不同的車輛具有不同的設(shè)計(jì)和元件要求?紤]到城市市政公交車隊(duì),是氫燃料電池動(dòng)力的主要機(jī)遇。由于其車頂上配有儲(chǔ)氫罐,因此與長途運(yùn)輸車輛相比,公交車的結(jié)構(gòu)需要一定的固有柔性;因此,可以應(yīng)對(duì) 350 bar (5,000 psi) 壓力的可靠軟管提供了一定的柔性代替了卡套管的剛性。
就此而言,軟管選型滿足合適的標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的。出于同樣的原因,對(duì)于整個(gè)氫應(yīng)用中的卡套管和接頭,應(yīng)考慮采用高性能的 316 不銹鋼配方,從而在氫動(dòng)力公交車中,帶有金屬外編織層的聚合物內(nèi)管軟管不建議被選用。設(shè)計(jì)人員應(yīng)從相同的角度考慮軟管選型,即選擇由高品質(zhì)材料制成的軟管以應(yīng)對(duì)特定的應(yīng)用。
強(qiáng)大的支持。在力圖發(fā)揮氫能交通的潛力時(shí),設(shè)計(jì)人員和制造商應(yīng)尋求與在氫領(lǐng)域擁有豐富而廣泛專業(yè)知識(shí)的元件供應(yīng)商合作。
縱觀我們組織的發(fā)展歷程,我們的團(tuán)隊(duì)始終致力于包括氫氣在內(nèi)的氣體系統(tǒng)的研究工作。憑借我們?cè)谠阅芎筒牧峡茖W(xué)方面卓越的專業(yè)知識(shí),再加上強(qiáng)大的全球服務(wù)與支持,可以幫助氫能交通領(lǐng)域的制造商抓住全球各地日益增長的新機(jī)遇。
是否興趣了解更多內(nèi)容?立即聯(lián)系世偉洛克,以了解我們?nèi)绾螏椭鷺?gòu)建可靠的氫能汽車和基礎(chǔ)設(shè)施。
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