氢气是一种无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即氢气在1标准大气压和0℃时氢气的密度为0.089g/L。因氢气的极难存储的特性,储氢瓶发展已有50多年的历史,从钢瓶到全复合材料气瓶的研制成功,实现了向产品结构合理、质量轻的巨大转变。近年来,当前市场储氢瓶主要使用三型瓶及35MPa铝内胆碳纤维全缠绕气瓶70MPa塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶已经进入使用阶段。
气瓶在长期充放气条件下使用,内胆会产生疲劳裂纹,随着气瓶的使用裂纹不断扩大,导致气瓶的失效形式表现为“未爆先漏”
目前我国已经实施能够适用于35MPa和70MPa的高压储氢瓶的相关标准GB\T35544-2017<车用压缩氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶,根据标准70MPaIII型瓶可以经过检测和试验安全后上车运行,而对于70MPaIV型瓶的标准尚未做出明确规定。
供氢系统工作流程
除了零件级别的氢安全,集成设计的氢系统,其氢安全要求同样严苛:
车载氢系统应符合GB/T 24549的规定且车载氢系统及其装置的安装应能在正常使用条件下,安全运行;
氢系统设计应减少高压管路连接点的数量,减少潜在漏点,从设计上保证管路连接点施工方便、密封性能良好、易于检查和维修;
工作流程:氢气绊集成瓶阀流入过滤器,通过减压阀减压,减压至燃料电池需求压力,减压阀出口端安装压力传感器和卸荷阀。压力异常通过集成瓶阀内部电磁阀和减压后电池阀进行保护。
储氢瓶关键零件瓶阀
瓶阀:一般集成(TPRD)、手动截止阀、电磁阀、过流阀、压力传感器、温度传感器等功能部件。
热熔栓(TPRD):设置在高压氢瓶内,可防止周边着火导致氢瓶发生***。一旦温度传感器检测到储氢瓶周边温度过高,则氢瓶内的热熔栓将熔化,使氢气低流速释放,如果周边有火源,只出现氢气缓慢燃烧而避免***发生。
磁阀:气瓶电磁阀为12V直流电源驱动,无电源时处于常闭状态,主要起开关气瓶的作用,与氢气泄漏报警系统联动。当系统正常通电工作时,电池阀处于开启状态,一旦泄漏氢气浓度达到保护值则自动关闭,从而达到切断氢源的目的。
手动截止阀:通常处于常开状态,当气瓶电磁阀失效时可以手动切断氢源。电磁阀和手动截止阀联合作用,可有效地避免了氢气泄漏。气瓶安全阀:当储氢瓶氢气压力超过设定值后能自动泄压。例如在瓶体温度由于某种原因突然升高造成瓶内气体压力升高,当压力超过安全阀设定值时,安全阀自动泄压,保证气瓶在安全的工作压力范围之内。
压力传感器:用于判断气瓶中剩余氢气量,保证车辆的正常行驶。当压力低于某值时可以提示驾驶员加注氢气。
温度传感器:通过气体温度的变化判断外界是否有异常情况发生。如果气体温度突然急剧上升时,若非温度传感器故障,则在气瓶周围可能有火警发生,可通过氢系统控制器立即报警。
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