工程學(xué)畢業(yè)生Marco Schott是Schütze教授團(tuán)隊的博士生，他正在研究氫氣測量池，并配備了高壓測試裝置，該裝置將在漢諾威工業(yè)博覽會上展出。圖片來源：Oliver Dietze

燃料電池汽車需要氫氣才能運行，但是氫氣必須不含任何可能損壞燃料電池的污染物。薩爾大學(xué)的AndreasSchütze教授及其研究團(tuán)隊正在與研究伙伴合作開發(fā)一種傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對加氫站的氫氣質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)的原位監(jiān)測。紅外測量池將安裝在加氫站內(nèi)部，并且必須在非常困難的條件下運行。

盡管壓力極高且加油時間短，但傳感器系統(tǒng)仍必須可靠地工作。新的傳感器系統(tǒng)將在今年秋天進(jìn)行操作試驗。

如果汽車被迫使用低質(zhì)量或低純度的燃料，他們將不喜歡它。采用燃料電池技術(shù)的汽車也是如此。燃料電池汽車的駕駛員充滿的是氫氣，而不是化石燃料，但即使氫氣也可能被污染。雜質(zhì)，例如含硫化合物，氨或碳?xì)浠�合物，都可能在生產(chǎn)過程中，運輸?shù)綒錃庹净蛑匦绿畛溥^程中污染氫氣。這樣可以減少駕駛的樂趣。

薩爾大學(xué)（Saarland University）的傳感器專家安德烈亞斯·舒澤（AndreasSchütze）教授解釋說：“污染物實際上可能使燃料電池中毒�！� 甚至少量的雜質(zhì)也會損壞燃料電池膜。結(jié)果，燃料電池產(chǎn)生更少的電力，功率輸出減少并且車輛行駛更短的距離。在最壞的情況下，燃料電池將被不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p壞，汽車只會停止行駛。

為了阻止事情的發(fā)展，Schütze和他的團(tuán)隊一直在與研究合作伙伴一起開發(fā)技術(shù)，以確保僅向燃料電池提供高純度氫氣，從而延長了燃料電池的使用壽命。項目合作伙伴包括弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所ISE和Hydac Electronic GmbH。

到目前為止，氫氣的純度是通過在實驗室中分析樣品來確定的。在薩爾大學(xué)（Saarland University）以及薩爾布呂肯（Saarbrücken）的機(jī)電與自動化技術(shù)中心Zema，研究人員正在研究一種傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在加油過程中連續(xù)監(jiān)測氫氣的質(zhì)量�！疤魬�(zhàn)是雙重的：以所需的精度進(jìn)行測量并應(yīng)對傳感器系統(tǒng)需要工作的條件，”Schütze說。加油過程使用700至900 bar的氫氣壓力，持續(xù)時間不到三分鐘。

因此，研究團(tuán)隊正在開發(fā)一種可以在這些極端條件下可靠且準(zhǔn)確地進(jìn)行測量的紅外測量單元。他們的傳感器所承受的極高壓力被團(tuán)隊用來進(jìn)一步提高其過程的靈敏度。

安德烈亞斯·舒澤（AndreasSchütze）和他的研究團(tuán)隊已經(jīng)生產(chǎn)出了可銷售的測量單元，用于監(jiān)控油和其他液體的質(zhì)量。但是研究人員現(xiàn)在必須應(yīng)對的壓力意味著他們處于未知領(lǐng)域。

“到目前為止，還沒有人在如此高的壓力下進(jìn)行過此類測量。通常，這類測量是在不超過40或50 bar的壓力下進(jìn)行的，” AndreasSchütze說。無味氣體H2的測量單元安裝在加氫站內(nèi)，氫燃料流經(jīng)小管�！拔覀冇脕碜约t外光源的光照射通過管子的氣體，然后收集從管子另一側(cè)發(fā)出的光。如果氣體的化學(xué)成分發(fā)生了變化，則紅外光譜將相應(yīng)地發(fā)生變化。 “這使我們能夠檢測到有害的添加劑或污染物的存在，”Schütze教授解釋說。

他的研究小組的成員目前正在進(jìn)行實驗，并為各種污染物分配特定的紅外吸收信號。他們還確定了紅外光譜中最適合測量的波長，并且正在對系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。這些重要的準(zhǔn)備階段需要在今年秋天之前完成，屆時，傳感器系統(tǒng)將安裝在加氫站中進(jìn)行操作試驗�！澳壳拔覀冋�在研究的問題之一是，我們測量的紅外光譜強(qiáng)度是否以及如何隨壓力變化。傳感器系統(tǒng) 必須能夠可靠地檢測出濃度遠(yuǎn)低于我們在油中發(fā)現(xiàn)的濃度范圍內(nèi)的一系列污染物，”研究氫氣測量單元的博士生Marco Schott解釋說。