为测氢燃料品质 科学家正研发一种新型红外线传感器

德国科学家希望氢燃料汽车在补充燃料的同时,还能监测氢气品质,确保加氢站提供高纯度氢气,借此延长氢燃料车电池的寿命。目前,他们正研发一种专门检测氢气的红外线传感器,避免加氢站输送“受污染”氢气。

  氢燃料电池车的发展除了仰赖燃料电池,部署加氢站与管线也相当重要,其中加氢站氢气品质车更不可马虎。对此,德国萨尔兰大学正研发一种专门检测氢气的红外线传感器,避免加氢站输送“受污染”氢气,致使燃料电池损坏。


氢燃料电池车

  氢燃料电池车是近年看受看好的环保车,行驶时只会排出水、不会排放任何废气便是一大特色,但目前该技术若要超越如今的汽柴油车,还有一大段路得走,必须要面对加氢站设置成本高、氢气难以运输等挑战。

  而且,氢燃料车只能补充氢气,若在生产氢气的过程中不小心参杂含硫化合物、氨或碳氢化合物等污染物,将会影响氢燃料车的电池性能。萨尔兰大学传感器专家Andreas Schütze表示,轻则使燃料电池膜受损,电力输出与续航里程双双降低,重则电池损毁,车主无法继续行驶氢燃料车。


科学家希望研发新型传感器,能够在加氢的同时监测氢气品质。

  对此,萨尔兰大学、机械电子学与自动化科技中心(Zema)已携手合作,致力研发专属于加氢站的传感器,希望在汽车补充燃料时可监测氢气品质,确保加氢站提供高纯度氢气,借此延长氢燃料车电池的寿命。

  然而要打造氢气传感器并非容易的事情,虽然团队已成功研发出可检测油或是其他液体的量测元件,但检测氢气品质的挑战更大,氢燃料车补充氢气的时间只有3分钟、压力高又高达700-900巴(bar),Schütze表示,一般来说若要进行类似的测量实验,压力都不会超过40-50巴。

  对此,该团队正通过开发全新的红外测量元件,盼设备能在如此极端条件下精准运作,而实验初步结果也符合科学团队的期待。


加氢站

  他们首先将氢气量测元件放在加氢站内部,待氢气流入管线后,研究员便运用红外光源照射管线中的气体,并在管线另一侧查看光线或是光谱是否出现变化,Schütze指出,假如气体化学成分异常,红外光谱(infrared spectrum)就会改变,这样一来团队就能知道管线中的氢气含有其他添加剂或是其他气体。

  目前,团队则正在进行下一阶段实验,希望能找出不同光谱变化所代表的含意,正在为各种添加剂、污染物进行标记,研究员Marco Schott表示,未来团队还得想办法让红外光谱强度可随着压力变动而变化,让传感器可精准检测出任何污染物。

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