优化氢燃料电池汽车的零部件选择

优化氢燃料电池汽车的零部件选择

首席工程师 Chuck Hayes

在世界各地，正在对氢能移动性和使其成为可能的基础设施进行大量投资。

为什么？随着汽车制造商寻求越来越高的效率和减少排放，氢燃料电池技术变得越来越有吸引力。氢燃料电池汽车利用氢气和氧气在燃料电池中发电，为电动机提供动力，提供零排放运行、大马力和重型应用所需的扭矩。

这是一项很有前途的技术，也是一个发展迅速、发展迅速的市场。政府和行业领导者正在解决采用的障碍，并真正投资于支持和发展氢运输。从组件的角度来看，我们一直致力于为氢燃料电池技术提供正确的解决方案，以充分发挥其潜力，无论是在车辆本身还是作为大规模采用所需的新兴基础设施的一部分。

在为车辆和基础设施的可靠运行选择和指定氢组件时，必须考虑几个重要的因素。这里有几点要记住：

材料选择很重要

腐蚀控制在涉及管件的任何应用中都很重要，但氢气密封带来了特殊的、独特的挑战。氢脆会影响 316 不锈钢，这是一种广泛用于配件、阀门和管道的合金类型，包括氢燃料汽车结构中常用的那些。

出现这种现象的部分原因是氢由非常小的分子组成——小到氢可以移动到材料的立方晶格网络壁中，解开其分子键并损害材料的完整性。实际上，氢脆可能会导致某些等级的不锈钢更像铸铁：非常脆且容易开裂。

因此，氢基础设施设计人员必须仔细注意不锈钢的成分。较高浓度的铬和镍可以通过提高延展性和耐腐蚀性来防止氢脆。美国材料与试验协会 (ASTM) 要求 316 不锈钢配方中的镍含量至少为 10%，但镍含量最低为 12% 的高质量 316 不锈钢更适合氢的独特挑战。世伟洛克使用镍含量至少为 12% 的不锈钢。

压力下的表现

在任何流体系统中，防止泄漏都是至关重要的。但在氢燃料汽车和基础设施应用中，在连接时选择和指定组件类型时需要考虑一些特殊因素。

一是储氢高压；压力越高，车辆行驶里程越远。根据应用的需要，今天的氢燃料汽车以 350 bar 或 700 bar（5,000 psi 或 10,200 psi）的压力储存气体。例如，许多短程车队使用 350 bar (5,000 psi)，因为他们知道每辆车每晚都可以返回中央枢纽加油。在卡车运输等远程应用中，700 bar (10,000 psi) 提供了更长的范围，制造商的目标是 400 英里（1,000 公里）。更高的压力需要更高性能的组件，而传统的选项根本不适用。

抗振性也很关键。虽然在工业应用中很重要，但氢气应用中的配件和连接必须能够可靠地承受与移动车辆相关的重复和持续振动。例如，锥形和螺纹接头是手工制作的。管道准备的质量可能因安装人员的不同而有所不同——氢气对缺陷的容忍度非常高。微小分子气体甚至可以通过最微小的空间逸出，即使是最小的泄漏也可能成为一个主要问题。只有先进的、一致的装配技术，例如世伟洛克的 FK 系列，才能提供正确的性能。

应用程序特定组件

纵观整个氢运输空间，不同的车辆有不同的设计和部件要求。考虑城市公交车队，这是氢燃料电池发电的主要机会领域。因为它们在车顶有储罐，所以公共汽车架构与长途车辆相比需要一些固有的灵活性；因此，可以承受 350 bar (5,000 psi) 的可靠软管提供了一定的灵活性，而不是钢管的刚性。

在这里，重要的是软管选择符合正确的标准。出于同样的原因，应考虑将高性能 316 不锈钢配方用于全线氢气应用中的管材和配件，带有金属编织层的聚合物芯软管不会在氢气巴士中切割它。设计师应该以同样的考虑来看待软管的选择，选择用高质量材料制成的软管来处理特定的应用。

强大的支持

为了发挥氢气运输所代表的潜力，设计师和制造商应寻求与在氢气领域具有相当广泛专业知识的组件供应商合作。

在我们组织的整个历史中，我们的团队一直在使用气体系统，包括氢气。我们在组件性能和卓越材料科学方面的专业知识，加上强大的、覆盖全球的服务和支持，可以帮助氢能运输领域的制造商在各地抓住新的和不断增长的机遇。

有兴趣了解更多信息吗？立即联系世伟洛克，了解我们如何帮助构建可靠的氢能运输车辆和基础设施。