工程學(xué)畢業(yè)生Marco Schott是Schütze教授團隊的博士生，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，氨或碳氫化合物，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隊用來進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行操作試驗。“目前我們正在研究的問題之一是，我們測量的紅外光譜強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。