質(zhì)量流量計 | 固態(tài)儲氫

2025年6月16日 Bronkhorst

在氫能源快速發(fā)展的今天，氫燃料電池汽車因其零排放、長續(xù)航和快速加注等優(yōu)勢，成為交通領(lǐng)域脫碳的重要選擇。然而，氫氣的儲存一直是技術(shù)難點之一。傳統(tǒng)的高壓儲氫（如700bar壓縮氫氣）雖能提供較高的能量密度，但也伴隨著安全風(fēng)險和能源損耗。為此，科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)正積極探索更安全、高效的儲氫方式，其中固態(tài)儲氫技術(shù)（基于金屬氫化物的儲氫方法）展現(xiàn)出巨大潛力。

固態(tài)儲氫：更安全、更高效的解決方案

固態(tài)儲氫利用金屬合金與氫氣之間的可逆化學(xué)反應(yīng)儲存氫氣。金屬氫化物如同“海綿”，可在相對較低的壓力下（通常為30-100bar）高效吸附和釋放氫氣，避免了極端高壓帶來的安全隱患。此外，該技術(shù)還具有以下優(yōu)勢：

安全性高：氫氣以固態(tài)形式儲存，泄漏風(fēng)險低；
能量效率優(yōu)化：無需高壓壓縮，減少能源浪費；
緊湊性：金屬氫化物的體積儲氫密度較高。

然而，這一技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化仍需解決多項挑戰(zhàn)，例如氫氣吸附/釋放的可控性、反應(yīng)條件的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)的重復(fù)性驗證。在這一過程中，精準(zhǔn)的流量與壓力測量控制成為關(guān)鍵。

質(zhì)量流量計與壓力控制的核心作用

在德國航空航天中心（DLR）的固態(tài)儲氫研究中，科研團(tuán)隊通過高精度的Bronkhorst質(zhì)量流量計和壓力控制器，實現(xiàn)了對氫氣儲存與釋放過程的精確監(jiān)測與控制。其研究重點包括：

流量與壓力的精準(zhǔn)調(diào)控

在氫氣吸附階段，需控制氫氣以特定流量進(jìn)入金屬氫化物容器，同時維持穩(wěn)定的工藝壓力，以優(yōu)化儲存效率。
在氫氣釋放階段，需精確測量釋放的氫氣量，并確保過程的可重復(fù)性。
質(zhì)量流量計的高精度和快速響應(yīng)能力，為實驗提供了可靠的實時數(shù)據(jù)。

反應(yīng)條件的可重復(fù)性驗證

固態(tài)儲氫技術(shù)的商業(yè)化需確保其長期穩(wěn)定性。通過記錄流量和壓力的設(shè)定值與實際值，研究人員能夠分析不同條件下氫氣的吸附/釋放效率，驗證工藝的重復(fù)性。

安全性與能效的平衡
相較于高壓儲氫，固態(tài)儲氫在較低壓力下運行，但仍需避免壓力波動導(dǎo)致的反應(yīng)失控。壓力控制器與流量計的協(xié)同工作，確保了系統(tǒng)在安全范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。

技術(shù)方案：協(xié)同控制與數(shù)據(jù)記錄

在DLR的實驗中，流量與壓力控制系統(tǒng)通過以下方式實現(xiàn)高效協(xié)作-入口與出口的雙向控制：

吸附氫氣時，入口側(cè)的流量計與壓力控制器協(xié)同工作，出口閥門關(guān)閉；
釋放氫氣時，入口關(guān)閉，出口閥門調(diào)節(jié)至大氣壓，確保平穩(wěn)釋放。

自動化與數(shù)據(jù)整合：
通過工業(yè)通信協(xié)議（如PROFIBUS-DP），實時傳輸流量、壓力等數(shù)據(jù)至控制系統(tǒng)，便于后續(xù)分析與優(yōu)化。

固態(tài)儲氫技術(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化其重量儲氫密度和反應(yīng)動力學(xué)性能，但通過高精度的流量與壓力控制，科研人員正逐步攻克這些難題。隨著研究的深入，這項技術(shù)有望為氫燃料電池汽車、固定式儲能等領(lǐng)域提供更安全、高效的解決方案。

在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，精準(zhǔn)的測量與控制技術(shù)始終是推動創(chuàng)新的基石。無論是高壓氣態(tài)儲氫還是固態(tài)儲氫，對流量、壓力的可靠監(jiān)測都是確保系統(tǒng)高效安全運行的關(guān)鍵。未來，隨著氫能應(yīng)用的普及，這些技術(shù)將發(fā)揮更加重要的作用。

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