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

燃料電池汽車(chē)需要?dú)錃獠拍苓\(yùn)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(duì)正在與研究伙伴合作開(kāi)發(fā)一種傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)加氫站的氫氣質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)的原位監(jiān)測(cè)。紅外測(cè)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(yùn)行。

盡管壓力極高且加油時(shí)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(yàn)。

如果汽車(chē)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(chē)也是如此。燃料電池汽車(chē)的駕駛員充滿(mǎn)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(guò)程中，運(yùn)輸?shù)綒錃庹净蛑匦绿畛溥^(guò)程中污染氫氣。這樣可以減少駕駛的樂(lè)趣。

薩爾大學(xué)（Saarland University）的傳感器專(zhuān)家安德烈亞斯·舒澤（AndreasSchütze）教授解釋說(shuō)：“污染物實(shí)際上可能使燃料電池中毒。” 甚至少量的雜質(zhì)也會(huì)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(chē)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(chē)只會(huì)停止行駛。

為了阻止事情的發(fā)展，Schütze和他的團(tuán)隊(duì)一直在與研究合作伙伴一起開(kāi)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(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。項(xiàng)目合作伙伴包括弗勞恩霍夫太陽(yáng)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(guò)在實(shí)驗(yàn)室中分析樣品來(lái)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(dòng)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(guò)程中連續(xù)監(jiān)測(cè)氫氣的質(zhì)量�！疤魬�(zhàn)是雙重的：以所需的精度進(jìn)行測(cè)量并應(yīng)對(duì)傳感器系統(tǒng)需要工作的條件，”Schütze說(shuō)。加油過(guò)程使用700至900 bar的氫氣壓力，持續(xù)時(shí)間不到三分鐘。

因此，研究團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)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(cè)量的紅外測(cè)量單元。他們的傳感器所承受的極高壓力被團(tuán)隊(duì)用來(lái)進(jìn)一步提高其過(guò)程的靈敏度。

安德烈亞斯·舒澤（AndreasSchütze）和他的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)生產(chǎn)出了可銷(xiāo)售的測(cè)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(duì)的壓力意味著他們處于未知領(lǐng)域。

“到目前為止，還沒(méi)有人在如此高的壓力下進(jìn)行過(guò)此類(lèi)測(cè)量。通常，這類(lèi)測(cè)量是在不超過(guò)40或50 bar的壓力下進(jìn)行的，” AndreasSchütze說(shuō)。無(wú)味氣體H2的測(cè)量單元安裝在加氫站內(nèi)，氫燃料流經(jīng)小管�！拔覀冇脕�(lái)自紅外光源的光照射通過(guò)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(cè)到有害的添加劑或污染物的存在，”Schütze教授解釋說(shuō)。

他的研究小組的成員目前正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并為各種污染物分配特定的紅外吸收信號(hào)。他們還確定了紅外光譜中最適合測(cè)量的波長(zhǎng)，并且正在對(duì)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(shí)，傳感器系統(tǒng)將安裝在加氫站中進(jìn)行操作試驗(yàn)。“目前我們正在研究的問(wèn)題之一是，我們測(cè)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(cè)出濃度遠(yuǎn)低于我們?cè)谟椭邪l(fā)現(xiàn)的濃度范圍內(nèi)的一系列污染物，”研究氫氣測(cè)量單元的博士生Marco Schott解釋說(shuō)。