为燃料电池技术中的恶劣环境选择合适的传感器

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电动汽车 (EV) 最近在不断发展的交通领域引起了广泛关注。

据最新统计，预计14年电动汽车销量将达到2023万辆，同比增长35%。1 燃料电池电动汽车 也引起了丰田、本田、宝马等汽车行业主要企业的关注。2,3,4

然而，制造燃料电池电动汽车面临着巨大的挑战。 他们的清洁和环保声誉是来之不易的，这是对我们过去污染的补救措施。

本文将详细介绍燃料电池电动汽车的各种内部组件，这些组件必须保持不同的压力以确保最佳性能和安全性。 位于这些组件之间的压力传感器在监控系统方面发挥着至关重要的作用。

 

 

 

 

 

了解氢燃料电池

氢燃料电池代表了可持续能源领域的开创性技术。 这些电池利用氢气的力量，将其与空气中的氧气结合起来产生电力，仅排放水蒸气。

目前，氢作为能源载体主要用于道路车辆。 截至 2021 年 40,000 月，全球有超过 90 辆燃料电池电动汽车在运营，其中近 XNUMX% 集中在四个国家：日本、韩国、中国和美国。5

氢燃料电池的利用预计将增长，CEM H2I 通过与政府和合作伙伴合作，带头在全球范围内推广燃料电池技术。6

氢气减压的重要作用

在典型的氢燃料电池电动汽车中，氢气储存在高压容器中。 然而，由于燃料电池堆在明显较低的压力下最佳运行，因此需要减压程序来弥合高压氢气罐和燃料电池堆之间的间隙。

氢气的减压对于燃料电池的有效运行至关重要。7 氢是最小的颗粒，不会影响绝对 TRVC 功能，由于 TRVC 和塞的几何形状，使得径向密封在设计中至关重要。

热管理系统在电动汽车中的重要性

热管理，例如高效的冷却系统，在燃料电池的性能和使用寿命中发挥着关键作用。8

确保热量有效消散对于将电池和电子系统等关键部件保持在所需的温度限制内至关重要。 对于电池来说，这通常意味着使用专用的电池热管理系统（BTMS）。

保持每辆电动汽车特定冷却系统的适当压力对于防止冷却剂泄漏和组件的潜在损坏至关重要。9

压力传感器在燃料电池技术中的重要性

精确的压力测量在能源产生和热量管理过程中至关重要。 需要精确的压力传感器来监测管道中的气流并保持冷却系统中适当的冷却液液位。

传感器面临着腐蚀性物质、温度变化和高压波动等恶劣环境的挑战。 因此，在这些环境中部署的压力传感器必须设计成能够承受恶劣的条件。

Merit Sensor 的 TRVF 系列压力传感器简介

Merit Sensor，行业顶尖厂商 压阻式压力传感器，精心打造 TRVF 系列以满足行业需求。 这些传感器无缝集成到燃料电池系统的氢气供应和冷却剂回路中，确保一流的稳定性。

TRVF 系列能够处理 -40 °C 至 150 °C 的温度，由于采用硅、玻璃和陶瓷这三种材料，因此具有卓越的耐用性。 这些传感器专为承受燃料电池环境中的恶劣条件而设计。

上述材料还保证与各种液体、蒸汽和气体（从燃料到水）的兼容性，确保在具有挑战性的操作环境中的使用寿命和可靠性。

TRVF 系列覆盖 2–15 bar 的压力范围，提供精确的测量和准确的模拟电压输出，能够有效监控气体和液体压力，从而优化能源生成并改进热管理流程。10

该图显示了 TRVF 系列在 150 °C 下测量 1300 小时的稳定性结果。

增强冷却剂回路测量的可靠性

TRVF 传感器设计用于从其后表面收集压力测量值。 这是通过将 MEMS 硅芯片密封在陶瓷端口顶部来实现的，确保介质仅接触所需的润湿材料。

此功能允许传感器在冷却剂系统内始终提供可靠的读数，确保有效的冷却剂控制并有助于燃料电池系统的整体有效性和性能。10

在压力下测量：使用 TRVF 系列为燃料电池技术提供服务

Merit Sensor 的介绍 TRVF系列 标志着燃料电池技术的重大进步，满足了对能够承受燃料电池系统内恶劣条件的耐用且精确的传感器的迫切需求。
凭借其坚固的构造和可靠的性能，TRVF 系列有望对推动可持续交通和能源解决方案的进步产生重大影响，为恶劣的燃料电池环境建立传感技术的卓越新标准。

参考资料和进一步阅读

  1. 国际能源署。 2023 年全球电动汽车展望：执行摘要。 可以在： https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2023/executive-summary （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  2. 丰田。 丰田推出新款 Mirai。 可以在： https://global.toyota/en/newsroom/toyota/33558148.html （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  3. 本田。 本田将于 2024 年开始在美国生产燃料电池电动汽车。 https://hondanews.com/en-US/releases/honda-to-begin-us-production-of-fuel cell-electric-vehicles-in-2024 （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  4. 宝马。 宝马集团将氢动力汽车推上道路：BMW iX5 Hydrogen 试点车队启动。 可以在： 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 （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  5. 国际可再生​​能源署。 氢：概述。 可以在： https://www.irena.org/Energy-Transition/Technology/Hydrogen （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  6. 国际能源署。 CEM 氢计划。 可以在： https://www.iea.org/programmes/cem-hydrogen-initiative （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  7. 钱，JY，等。 (2019) 氢燃料电池多级特斯拉阀的氢气减压分析。 国际氢能杂志。 doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.235.
  8. 安，JW.，等人。 (2008) PEM 燃料电池系统的冷却剂控制。 电源杂志。 doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.12.066
  9. 车辆服务专家。 混合动力和电动汽车冷却系统服务。 可以在： https://www.vehicleservicepros.com/service-repair/battery-and-electrical/article/21197978/hybrid-and-ev-cooling-system-service （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。
  10. 优点传感器。 TRVF 系列：现已上市！ 可以在： https://meritsensor.com/products/trvf-series/ （访问日期：31 年 2023 月 XNUMX 日）。

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