燃料電池技術における過酷な環境に適したセンサーの選択

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電気自動車 (EV) は、進化する交通環境の中で最近大きな注目を集めています。

最新の統計によると、14 年には推定 2023 万台の EV が販売されると予測されており、これは前年比 35% の増加です。1 燃料電池EV トヨタ、ホンダ、BMWなどの自動車業界の主要企業からも注目を集めています。2,3,4

しかし、燃料電池EVの製造には大きな課題があります。 クリーンで環境に優しいという彼らの評判は、私たちの汚染された過去を解決するものであり、苦労して獲得したものです。

この記事では、最適なパフォーマンスと安全性を確保するためにさまざまな圧力を維持する必要がある、燃料電池 EV のさまざまな内部コンポーネントについて詳しく説明します。 これらのコンポーネントの中に位置する圧力センサーは、システムの監視において重要な役割を果たします。

 

 

 

 

 

水素燃料電池を理解する

水素燃料電池は、持続可能なエネルギーにおける先駆的な技術です。 これらの電池は水素の力を利用し、水素を空気中の酸素と結合させて電気を生成し、排出されるのは水蒸気だけです。

現在、エネルギーキャリアとしての水素の使用は主に道路車両に使用されています。 2021年40,000月時点で世界で90万台以上の燃料電池EVが稼働しており、そのXNUMX％近くが日本、韓国、中国、米国のXNUMXカ国に集中している。5

水素燃料電池の利用は拡大すると予想されており、CEM H2I は政府やパートナーとの協力を通じて世界中で燃料電池技術を推進する取り組みを主導しています。6

減圧水素の重要な役割

一般的な水素燃料電池EVでは、水素は高圧容器に貯蔵されます。 ただし、燃料電池スタックは大幅に低い圧力で最適に動作するため、高圧水素タンクと燃料電池スタックの間のギャップを埋めるために減圧手順が必要です。

燃料電池が効果的に機能するには、水素の減圧が不可欠です。7 水素は最小の粒子であるため、絶対的な TRVC 機能には影響を与えず、TRVC とプラグの形状により設計においてラジアル シールが重要になります。

EVにおける熱管理システムの重要性

効率的な冷却システムなどの熱管理は、燃料電池の性能と寿命に重要な役割を果たします。8

バッテリーや電子システムなどの重要な部品を必要な温度制限内に保つには、熱を効果的に放散することが不可欠です。 バッテリーの場合、これは多くの場合、専用のバッテリー温度管理システム (BTMS) を使用することを意味します。

各 EV に固有の冷却システム内の適切な圧力を維持することは、冷却剤の漏れやコンポーネントへの潜在的な損傷を防ぐために不可欠です。9

燃料電池技術における圧力センサーの重要性

エネルギーの生成と熱管理には、正確な圧力測定が不可欠です。 パイプライン内のガスの流れを監視し、冷却システム内の適切な冷媒レベルを維持するには、正確な圧力センサーが必要です。

センサーは、腐食性物質、温度変化、高圧変動などの過酷な環境において課題に直面します。 したがって、これらの環境に導入される圧力センサーは、過酷な条件に耐えられるように設計する必要があります。

Merit Sensor の TRVF シリーズ圧力センサーの紹介

メリットセンサー、トッププレイヤー ピエゾ抵抗圧力センサーは、業界のニーズを満たすために TRVF シリーズを作成しました。 これらのセンサーは燃料電池システムの水素供給および冷却回路にシームレスに統合され、最高の安定性を保証します。

-40 °C ～ 150 °C の温度に対応できる TRVF シリーズは、シリコン、ガラス、セラミックという XNUMX つの材料により優れた耐久性を誇ります。 これらのセンサーは、燃料電池環境内の過酷な条件に耐えるように構築されています。

前述の材料は、燃料から水に至るまで、さまざまな液体、蒸気、ガスとの適合性も保証しており、困難な運用環境でも寿命と信頼性を保証します。

2 ～ 15 bar の圧力範囲をカバーする TRVF シリーズは、正確な測定と正確なアナログ電圧出力を提供し、ガスと液体の圧力を効果的に監視して、エネルギー生成を最適化し、熱管理プロセスを改善できます。10

グラフは、150 °C で 1300 時間測定した TRVF シリーズの安定性の結果を示しています。

冷却水回路測定の信頼性の向上

TRVF センサーは、後面から圧力測定値を収集するように設計されています。 これは、MEMS シリコン ダイをセラミック ポートの上部に気密封止することで実現され、媒体が必要な湿潤材料のみに接触するようにします。

この機能により、センサーは冷却システム内で信頼できる読み取り値を一貫して提供できるため、効率的な冷却液制御が保証され、燃料電池システムの全体的な有効性と性能に貢献します。10

圧力下での測定: TRVF シリーズによる燃料電池テクノロジーの提供

メリットセンサーの導入 TRVFシリーズ これは燃料電池技術の大幅な進歩を示し、燃料電池システム内の過酷な条件に耐えることができる耐久性と精度の高いセンサーに対する重要なニーズに対応します。
TRVF シリーズは、頑丈な構造と信頼性の高いパフォーマンスにより、持続可能な交通およびエネルギー ソリューションの進歩の推進に大きな影響を与える立場にあり、過酷な燃料電池環境向けのセンシング技術における優れた新たな標準を確立します。

参考文献と参考資料

  1. IEA。 世界の EV 見通し 2023: エグゼクティブサマリー。 以下で入手可能です: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2023/executive-summary (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  2. トヨタ。 トヨタが新型ミライを発売。 以下で入手可能です: https://global.toyota/en/newsroom/toyota/33558148.html (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  3. ホンダ。 ホンダ、2024年に米国で燃料電池電気自動車の生産を開始。 https://hondanews.com/en-US/releases/honda-to-begin-us-production-of-fuel cell-electric-vehicles-in-2024 (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  4. BMW。 BMW グループが水素自動車を道路に導入: BMW iX5 水素パイロット フリートを開始。 以下で入手可能です: https://www.press.bmwgroup.com/global/article/detail/T0408839EN/bmw-group-brings-hydrogen-cars-to-the-road:-bmw-ix5-hydrogen-pilot-fleet-launches?language=en (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  5. イレナ。 水素：概要。 以下で入手可能です: https://www.irena.org/Energy-Transition/Technology/Hydrogen (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  6. IEA。 CEM水素イニシアチブ。 以下で入手可能です: https://www.iea.org/programmes/cem-hydrogen-initiative (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  7. Qian, J.Y. 他(2019) 水素燃料電池用多段テスラバルブによる水素減圧解析。 水素エネルギーの国際ジャーナル。 doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.235.
  8. アン、JW、他。 (2008) PEM 燃料電池システムの冷却剤制御。 電源ジャーナル。 doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.12.066
  9. 車両サービスのプロ。 ハイブリッドおよびEV冷却システムサービス。 以下で入手可能です: https://www.vehicleservicepros.com/service-repair/battery-and-electrical/article/21197978/hybrid-and-ev-cooling-system-service (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。
  10. メリットセンサー。 TRVF シリーズ: 今すぐ入手可能! 以下で入手可能です: https://meritsensor.com/products/trvf-series/ (31 年 2023 月 XNUMX 日にアクセス)。

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