寶武清能與因士科技聯合研制“氫覺者”氫敏色變貼片賦能氫能源汽車日常加“油”

2021-07-13 14:33

近日，寶武清潔能源有限公司（寶武清能）與工業嗅覺識別技術公司因士科技共同研制了一款針對加氫站氫氣泄漏檢測的創新性系統－安全盾系統。

安全盾系統是配套加氫站的氫氣泄漏檢測而建設的創新性系統。隨著氫氣燃料電池汽車的普及，在不久的將來，加氫站就會和現在的加油站一樣，廣泛用于氫能源汽車的日常加“油”。

在加氫過程中氫氣的泄漏等是個嚴重的安全問題，氫氣是一種易燃易爆的氣體，“安全盾”恰好解決這一問題。其關鍵技術是采用納米材料制成的H2可見光氫敏變色貼片，實現氫氣泄漏的可視化識別。其特點是響應速度快，可重復使用，且無源本質安全。一般用于纏繞或粘貼于增壓加注機管道與閥門接口處等，當有泄漏時貼片會有直觀的顏色變化，通過廣角的辨色儀圖像識別后反饋至操作室屏幕，同時啟動報警系統，系統響應快速及時，從而確保運行設備安全可靠。

寶武清能的工作人員介紹了這個名為“氫覺者”的貼片材料，其主要采用新型納米級材料和高分子材料組成，具有抗溫變、抗濕，靈敏度高，壽命長，可重復使用等優勢。

Q：氫燃料電池行業發展咋樣？

因士科技：雖然目前中國氫能市場還在發展初期，氫氣年均需求約2200萬噸，但到2050年，特別是國家對各個行業碳中和的要求以及新能源汽車的普及，氫能市場將可能迎來爆發，到時候公路上每行駛的3輛汽車里面，可能就有一輛是氫燃料汽車。

Q：那加氫站是用來做什么的呢？

因士科技：加氫站就類似于我們日常生活中的常見的加油站。加氫站作為氫氣儲存、輸送、銷售的重要場所，是氫燃料電池機車應用和商業化推廣過程中不可或缺的基礎設施，未來將會像加油站一樣普遍。

加氫站涉及卸氣、增壓、儲氫、加氫和放散等系統的關鍵設備，各設備間布置有大量的管線、法蘭、閥門和接口，存在較多的易泄漏點位。當空氣中氫氣的體積濃度在4．0vol％～75．6vol％之間時，遇火源就會爆炸；

另外，氫氣無色無味無臭，即使發生泄漏也很難被察覺。當氫氣探測器檢測到氣體時，表明空氣中的氫氣含量已經達到較高濃度，存在非常大的安全風險，此時處理過程有相當高的安全隱患！

Q：所以我們現在需要針對氫氣本身的特性，進行全流程的泄漏監管來保證加氫站的安全！

因士科技：是的，首席科學家介紹該技術的靈敏度可以做到3秒內開始變色，溫度越高靈敏度越高，變色效果越快。另外，最低的氫氣檢測下限可以做到0．1％以下，這意味著，不僅僅是純氫氣的管道泄漏檢測，對于含有氫氣的混合氣體，例如焦爐煤氣管道、天然氣、工藝生產氣等氣體的泄漏同樣有效。而目前氫氣標準為0．4％為報警限值，這在一定程度上也可以實現與氫氣可燃報警器的互補，實現受限空間的氫氣報警監測。

寶武清能和因士科技已經完成了多款“氫覺者”變色貼片開發和銷售，目前產品主要包括一次性和多次重復使用的貼片，可以靈活地使用在多個場景。相信未來，該技術不僅用于加氫站和氫燃料汽車，今后會在更多的化工廠、制氫工業、食品加氫、火箭氫燃料等地方見到“氫覺者”的身影。

氫能源的使用會逐漸地走入居民的生活的各個角落。理想的氫氣檢測技術一定是成本低、設計簡易、壽命長、敏感度高、抗干擾性強且安全可靠的技術。“氫覺者”氫敏色變貼片基本滿足以上的標準。

2020年8月，“氫覺者”加氫站安全盾系統正式在寶山的第一家加氫站試運行。該加氫站是寶武清能投資建設的首座加氫站，也是中國寶武鋼鐵集團的首座加氫站，地處中國寶武在上海寶山區的鋼鐵廠區內，其規模為每天的加氫能力500千克。這座加氫站主要為廠區內運輸鋼材的物流重卡提供燃料，初期有十多輛重型卡車進行示范運營，積累運營數據后，將不斷增產，以滿足生產運輸車型的新能源升級改造。

因士科技是一家工業嗅覺識別技術公司，在低功耗納米半導體氣敏材料和芯片技術上擁有多項專利技術。這次寶武清能與因士科技的合作，將加氫站的泄漏檢測精確提升到了“微泄漏”—PPM的級別。

微泄漏，通常指流量非常小的氣體泄漏，傳統的報警探頭無法感知，需要靠手持式的儀器人工一個點一個點的檢測識別。

PPM，parts per million，對于氣體，PPM一般指摩爾分數和體積分數，經常用于濃度非常小的場合。

寶武清能技術總監表示：“我們通過廣角辨色儀的圖像算法對微泄漏造成的貼片變色進行識別，用一個辨色儀可實現大范圍多點監測，一旦發現泄漏，系統會迅速啟動防護動作。該技術在制氫裝置近端真正實現了無源檢測，檢測手段做到了本質安全化。此系統在靈敏度、反應時間上等，都具有很大的優勢。在廣角可視范圍內，使全裝置氫氣的泄漏檢測變得簡單。目前該技術已經申請了多項專利技術。”

來源：投資界綜合