Пневматическая система заправки водородом — это устройство, используемое для заправки водородом из оборудования для хранения в автомобили на водородных топливных элементах, резервуары для хранения водорода или другое оборудование, использующее водород. Система должна работать безопасно и эффективно в условиях высокого давления и обычно объединяет несколько пневматических и управляющих компонентов. Ниже будет дано подробное объяснение различных компонентов системы и принципов их работы.
Насос подкачки водорода является основной частью системы заправки водородом, используемой для подъема водорода с низкого давления до высокого давления, подходящего для заправки. Газоприводной поршневой насос подкачки водорода сжимает водородный газ до более высокого давления посредством возвратно-поступательного движения поршня. Обычно используемый для приложений с высоким давлением, он может сжимать водородный газ до 45 МПа и 100 МПа и используется для заправки систем подачи водорода при уровнях 35 МПа и 70 МПа. Производительность подкачки насоса подкачки напрямую влияет на скорость заправки и эффективность системы заправки, и наиболее подходящий насос подкачки водорода следует выбирать в соответствии с потребностями.
Система контроля давления пневматической системы заправки водородом используется для управления потоком водорода, гарантируя, что давление водорода поддерживается в безопасном диапазоне во время процессов хранения, сжатия и заправки. Датчики давления могут контролировать давление в водородном трубопроводе в режиме реального времени, гарантируя отсутствие чрезмерных или недостаточных колебаний давления во время процесса заправки. В случае аномального повышения давления предохранительный клапан автоматически откроется, чтобы сбросить избыточное давление и предотвратить повреждение трубопроводов или оборудования.
Резервуары для хранения газа используются для хранения водорода под высоким давлением, как правило, после того, как он был сжат и сохранен, готовым к подаче в транспортные средства или другое оборудование. Конструкция резервуаров для хранения газа должна соответствовать требованиям безопасности в условиях высокого давления. Обычные типы резервуаров для хранения газа включают стальные резервуары для хранения газа, которые являются традиционными резервуарами для газа высокого давления с высокой прочностью, но большим весом. Резервуары для хранения газа из композитных материалов изготавливаются из высокопрочных легких материалов, таких как углеродное волокно, которые могут выдерживать более высокое давление и имеют меньший вес. Обычно они используются для хранения водорода в мобильных устройствах. Газовый резервуар необходимо регулярно проверять и обслуживать, чтобы обеспечить его безопасную работу под высоким давлением.
Управление потоком системы заправки водородом имеет решающее значение, особенно под высоким давлением. Чрезмерная скорость заправки может привести к быстрому повышению температуры, что представляет угрозу безопасности. Клапан управления потоком используется для регулирования потока газообразного водорода, обеспечивая плавный и безопасный процесс заправки.
Пневматические системы заправки водородом обычно интегрируют автоматизированную систему управления и мониторинга, в основном используемую для управления всем процессом заправки, включая:
Автоматическое управление: управление такими параметрами, как сжатие, расход, давление и температура газообразного водорода, с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК) или другой системы автоматизации.
Мониторинг в реальном времени: сбор данных с помощью датчиков, отображение и запись информации в реальном времени, такой как давление водорода, температура и расход во время процесса заправки.
Обнаружение неисправностей и сигнализация: при обнаружении ненормального давления, температуры или расхода система автоматически активирует сигнализацию и принимает меры безопасности, такие как прекращение заправки или сброс давления, чтобы избежать несчастных случаев.
Водород является легковоспламеняющимся газом, особенно под высоким давлением. Поэтому пневматическая система заправки водородом должна иметь строгую конструкцию предотвращения утечек, с устройствами обнаружения утечек, контролирующими возможные места утечек с помощью датчиков водорода, быстро закрывающими клапаны и активирующими аварийные выхлопные устройства. Автоматически отключать передачу водородного газа при обнаружении неисправностей системы или утечек для предотвращения дальнейших утечек.