宝武清能与因士科技联合研制“氢觉者”氢敏色变贴片 赋能氢能源汽车日常加“油”

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宝武清能与因士科技联合研制“氢觉者”氢敏色变贴片赋能氢能源汽车日常加“油”

近日,宝武清洁能源有限公司(宝武清能)与工业嗅觉识别技术公司因士科技共同研制了一款针对加氢站氢气泄漏检测的创新性系统-安全盾系统。

安全盾系统是配套加氢站的氢气泄漏检测而建设的创新性系统。随着氢气燃料电池汽车的普及,在不久的将来,加氢站就会和现在的加油站一样,广泛用于氢能源汽车的日常加“油”。

在加氢过程中氢气的泄漏等是个严重的安全问题,氢气是一种易燃易爆的气体,“安全盾”恰好解决这一问题。其关键技术是采用纳米材料制成的H2可见光氢敏变色贴片,实现氢气泄漏的识别。其特点是响应速度快,可重复使用,且无源本质安全。一般用于缠绕或粘贴于增压加注机管道与阀门接口处等,当有泄漏时贴片会有直观的颜色变化,通过广角的辨色仪图像识别后反馈至室屏幕,同时启动报警系统,系统响应快速及时,从而确保运行设备安全可靠。

宝武清能的工作人员介绍了这个名为“氢觉者”的贴片材料,其主要采用新型纳米级材料和高分子材料组成,具有抗温变、抗湿,灵敏度高,寿命长,可重复使用等优势。

Q:氢燃料电池行业发展咋样?

因士科技:虽然目前中国氢能市场还在发展初期,氢气年均需求约2200万吨,但到2050年,特别是国家对各个行业碳中和的要求以及新能源汽车的普及,氢能市场将可能迎来爆发,到时候公路上每行驶的3辆汽车里面,可能就有一辆是氢燃料汽车。

Q:那加氢站是用来做什么的呢?

因士科技:加氢站就类似于我们日常生活中的常见的加油站。加氢站作为氢气储存、输送、销售的重要场所,是氢燃料电池机车应用和商业化推广过程中不可或缺的基础设施,未来将会像加油站一样普遍。

加氢站涉及卸气、增压、储氢、加氢和放散等系统的关键设备,各设备间布置有大量的管线、法兰、阀门和接口,存在较多的易泄漏点位。当空气中氢气的体积浓度在4.0vol%~75.6vol%之间时,遇火源就会爆炸;

另外,氢气无色无味无臭,即使发生泄漏也很难被察觉。当氢气探测器检测到气体时,表明空气中的氢气含量已经达到较高浓度,存在非常大的安全风险,此时处理过程有相当高的安全隐患!

Q:所以我们现在需要针对氢气本身的特性,进行全流程的泄漏监管来保证加氢站的安全!

因士科技:是的,首席科学家介绍该技术的灵敏度可以做到3秒内开始变色,温度越高灵敏度越高,变色效果越快。另外,最低的氢气检测下限可以做到0.1%以下,这意味着,不仅仅是纯氢气的管道泄漏检测,对于含有氢气的混合气体,例如焦炉煤气管道、天然气、工艺生产气等气体的泄漏同样有效。而目前氢气标准为0.4%为报警限值,这在一定程度上也可以实现与氢气可燃报警器的互补,实现受限空间的氢气报警监测。

宝武清能和因士科技已经完成了多款“氢觉者”变色贴片开发和销售,目前产品主要包括一次性和多次重复使用的贴片,可以灵活地使用在多个场景。相信未来,该技术不仅用于加氢站和氢燃料汽车,今后会在更多的化工厂、制氢工业、食品加氢、火箭氢燃料等地方见到“氢觉者”的身影。

氢能源的使用会逐渐地走入居民的生活的各个角落。理想的氢气检测技术一定是成本低、设计简易、寿命长、敏感度高、抗干扰性强且安全可靠的技术。“氢觉者”氢敏色变贴片基本满足以上的标准。

2020年8月,“氢觉者”加氢站安全盾系统正式在宝山的第一家加氢站试运行。该加氢站是宝武清能投资建设的首座加氢站,也是中国宝武钢铁集团的首座加氢站,地处中国宝武在上海宝山区的钢铁厂区内,其规模为每天的加氢能力500千克。这座加氢站主要为厂区内运输钢材的物流重卡提供燃料,初期有十多辆重型卡车进行示范运营,积累运营数据后,将不断增产,以满足生产运输车型的新能源升级改造。

因士科技是一家工业嗅觉识别技术公司,在低功耗纳米半导体气敏材料和芯片技术上拥有多项专利技术。这次宝武清能与因士科技的合作,将加氢站的泄漏检测精确提升到了“微泄漏”—PPM的级别。

微泄漏,通常指流量非常小的气体泄漏,传统的报警探头无法感知,需要靠手持式的仪器人工一个点一个点的检测识别。

PPM,parts per million,对于气体,PPM一般指摩尔分数和体积分数,经常用于浓度非常小的场合。

宝武清能技术总监表示:“我们通过广角辨色仪的图像算法对微泄漏造成的贴片变色进行识别,用一个辨色仪可实现大范围多点监测,一旦发现泄漏,系统会迅速启动防护动作。该技术在制氢装置近端真正实现了无源检测,检测手段做到了本质安全化。此系统在灵敏度、反应时间上等,都具有很大的优势。在广角可视范围内,使全装置氢气的泄漏检测变得简单。目前该技术已经申请了多项专利技术。”