سنسور فشار در وسایل نقلیه هیدروژنی

خوردروهای هیدروژنی را میتوان یکی از تکنولوژی های مدرن در صنعت حمل و نقل در بخش شهری و صنعتی دانست. یکی از موارد بسیار حساس در این زمینه سنسور فشار در وسایل نقلیه هیدروژنی می‌باشد که به دلیل خاصیت نفوذ هیدروژن مشکلاتی را ایجاد می‌کند. ابتدا این موضوع باید به طور کامل برطرف گردد.

لذا در این مقاله به بررسی دقیق وسایل نقلیه هیدروژنی و نحوه مدیریت سنسورهای فشار آن می‌پردازیم. سپس محصول بسیار با کیفیت و جدید  MH-3 ویکا را در این زمینه معرفی می‌کنیم.

حسگر سنسورهای فشار

در خودروهای دارای هیدروژن،گاز موجود در مخزن ذخیره سازی H2 باید قبل از رسیدن به سلول سوخت از طریق یک سری شیرهای کنترل تنظیم شود. در خودروهای دارای هیدروژن، گاز موجود در مخزن ذخیره سازی H2 باید قبل از رسیدن به سلول سوخت از طریق یک سری شیرهای کنترل تنظیم شود. اما از آنجایی که سنسورهای فشار استاندارد در کاربردهای هیدروژنی فاقد قابلیتهای حسگر مناسب هستند به صورت کاملا دقیق عمل نمی‌کنند. از این رو WIKA’s MH-3-HY به صورت کاملا اختصاصی برای وسایل نقلیه با سوخت هیدروژنی طراحی و ساخته شدند تا این نارسایی در تجهیزات اندازه گیری فشار را رفع نمایند.

این تجهیزات مورد پذیرش استاندارهای EC79/2009 هستند.

مقایسه بین موتورهای احتراق داخلی و سنسور فشار در وسایل نقلیه هیدروژنی

امروزه تولید کنندگان ماشین آلات آفرود، کامیون ها و اتوبوس ها مایل به استفاده از هیدروژن به عنوان منبع سوخت هستند. زیرا تقاضای مشتریان در سطح جهانی برای ایمنی بیشتر، حفظ محیط زیست، عملکرد و کارایی بیشتر با به کارگیری این گونه تجهیزات عملی می‌گردد. وسایل نقلیه دارای هیدروژن بسیار پاک‌تر از موتورهای احتراق داخلی هستند. زیرا تنها محصول جانبی مخلوط کردن هیدروژن و اکسیژن بخار آب است. این موضوع نگرانی وسایل نقلیه مورد استفاده در داخل فضای بسته همچون لیفتراک، بالابر قیچی، تراکتور، موتور جمع کننده و وسایل حمل و نقل را بسیار کاهش میدهد – زیرا موتورهای احتراق مونوکسید کربن خطرناک، ترکیبات آلی فرار (VOC) و سایر فرآورده‌های مضر را وارد هوا می‌کنند. درحالیکه این وسایل نقلیه دارای جدیدترین تجهیزات کنترل آلودگی هستند.

مزایای سلول سوختی هیدروژنی نسبت به برقی

وسایل نقلیه برقی باتری نیز پاک هستند. اما اشکال اصلی آنها در نحوه شارژ شدن و نیاز مکرر آنها به شارژ مجدد است. از طرفی هر چرخه شارژ می‌تواند چندین ساعت طول بکشد. به این معنی که این ماشین‌ها در زمان کاری زمان بسیاری در حال شارژ شدن و بلا استفاده هستند و باعث کاهش کارایی و عملکرد سیستم می‌شوند. از طرف دیگر وسایل نقلیه با هیدروژن فقط چند دقیقه برای سوخت گیری لازم دارند و بلافاصله دوباره به بهره برداری می‌رسند.

سلولهای سوختی در سطح جهان

سلولهای سوختی نسبت به باتریهای سنتی نیز سبک‌تر هستند. کشورهای آسیای شرقی (خصوصاً ژاپن) و اروپای غربی در مورد وسایل نقلیه سلولی سوخت هیدروژن از پیشگامان هستند. اما سایرین در حال پیشرفت هستند.

برای مصارف هیدروژن نیاز به سنسورهای فشار ویژه ای داریم.

برای اکثر ماشین آلات آفرود و وسایل نقلیه شهری گاز فشرده‌ شده‌ در مخزن سوخت هیدروژن تحت فشار بسیار بالا در حدود ۵,۲۵۰ psi قرار می‌گیرد. قبل از اینکه هیدروژن به سلول سوخت برسد تا به انرژی تبدیل شود فشار ذخیره شده آن باید به فشار کار سلول سوخت کاهش یابد. برای کنترل و ایمنی بیشتر، این فرایند معمولاً دو مرحله را طی می‌کند:

۱٫یک شیر کاهنده فشار بالا قبل از ورود به سیستم فشار را نزدیک به ۳۰۰ psi کاهش می‌دهد.

۲٫یک تنظیم کننده فشار قبل از ورود به انژکتور سلول سوخت، فشار را تقریباً به ۱۵ psi کاهش می‌دهد.

شیر کاهش فشار بالا به طور معمول از دو سنسور فشار استفاده می‌کند. یکی در ورودی شیر و دیگری در خروجی آن تا اطمینان حاصل کند که فشار سیستم در محدوده ایمن است.

• اگر فشار سیستم به درستی تنظیم نشده باشد، یک ریلیف ولو فشار بیش از حد احساس می‌کند و هیدروژن را به جو منتقل می‌کند.
• اگر فشار سیستم خیلی کم شود، سلول سوخت فشار کافی برای کارکرد ندارد و در نهایت دستگاه را خاموش می‌کند.

مانند هر سنسور فشار، باید دارای یک برنامه خاص باید دقیق و قوی باشد. با این حال ، کاربردهای H2 این نیازها را به چالش می‌کشد. زیرا مولکول به دو یون هیدروژن تجزیه می‌شود. این اتم ها به راحتی می‌توانند وارد ساختار بلوری بسیاری از فلزات متداول از جمله فولاد ضد زنگ شوند. به این ترتیب روند انتشار در دماها و فشارهای بالاتر تسریع می‌شود. به این فرآیند نفوذ هیدروژن‌ گفته‌ می‌شود و در سنسور فشار منجر به انجام دو کار می‌شود:

۱٫مقاومت الکتریکی خود را تغییر می دهد که منجر به افت سیگنال می‌شود.

۲٫برخی از فلزات احتمال شکستگی و شکستگی (آغشته سازی هیدروژن) را بیشتر می‌کند.

به منظور جلوگیری از نفوذ هیدروژن، یک سنسور فشار می‌تواند دارای غشای دیافراگم آبکاری‌ شده‌ از جنس طلا باشد. با این حال، این گزینه معمولاً برای بسیاری از وسایل نقلیه سلول سوخت هیدروژن بسیار گران است. یک راه حل مقرون به صرفه‌تر استفاده از آلیاژ ویژه‌ای است که کمتر در معرض نفوذ هیدروژن قرار دارد.

سنسور فشار قوی برای وسایل نقلیه هیدروژنی

در تکنولوژی  MH-3  ویکا از مدتها پیش برای شرایط عملیات شدید سنسور فشار الکترونیکی OEM بوده است. اکنون نسخه‌ای را برای خودروهایی که از سلول های سوخت هیدروژن به عنوان منبع اصلی انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند، ایجاد کرده است.

 سنسور فشار MH-3-HY با کانکشن های الکتریکی متنوع 

مدل MH-3-HY دارای همان دقت، قابلیت اطمینان و طراحی قوی از MH-3 است. اما با داشتن حسگر فیلم نازک فلزی جوش‌‌ داده‌‌ شده‌ از W.Nr 2.4711 (Elgiloy®) ، کبالت-کروم-نیکل-مولیبدن ساخته‌ شده‌ است. آلیاژ با استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی فلزات عالی. این سنسور فشار هیچ سیل پلیمری به مدیوم و روغنی نیست و این امر را برای کاربردهای هیدروژن با محدوده فشار ۳۰۰ تا ۸۰۰۰ psi ایده آل می کند.

در نتیجه، MH-3-HY گواهی EC79 / 2009 اتحادیه اروپا را برای وسایل نقلیه با هیدروژن به دست‌ آورده‌ است و صدور گواهینامه تمام سیستم هیدروژن را برای OEM ها آسانتر می‌کند. WIKA یکی از معدود شرکت هایی است که سنسورهای فشار تأیید‌ شده EC79 / 2009 را تولید می‌کند. علاوه بر این، ما MH-3-HY را در یک خط کاملاً خودکار تولید می‌کنیم. این بدان معنی است که ما می‌توانیم مقادیر زیادی با کیفیت قابل اطمینان و بالایی را به مشتریان ارائه دهیم. (سایر تولید کنندگان از خطوط نیمه اتوماتیک یا دستی استفاده می‌کنند.) ما همچنین ۱۰۰٪هر سنسور را در انتهای خط بررسی می‌کنیم و هلیوم را تست می‌کنیم.

موتور هیدروژنی و آینده حمل و نقل

اکثر شهرداری ها و سازمان‌های متولی امر محیط زیست در سطح جهان علاقه مند هستند که بدون کاهش کارایی و بهره وری، تولیدات کربنی خود را کاهش دهند. یکی از راه‌های انجام این کار، اضافه کردن اتوبوس های هیدروژنی و وسایل نقلیه هیدروژنی به ناوگان خود است. مجموعه گسترده ای از محصولات اندازه گیری WIKA بخشی از این حرکت به سمت آینده ای پاک‌تر است. علاوه بر MH-3-HY ، انواع مبدل فشار، سنسور دما، سوئیچ شناور و لوازم جانبی مربوط به کاربردهای هیدروژن اعم از توزیع و ذخیره سازی‌ گرفته‌ تا انرژی ساختمان ارائه می‌شود.

گیج فشار و ترانسمیترها ابزارهای اندازه گیری و کنترل کمیت فشار در انواع فرآیندهای صنعتی و تولیدی هستند. بکارگیری آنها در این فرآیندها برای ادامه عملکرد ضروری می‌باشد.