燃料電池相關傳感器介紹文章之壓力傳感器
發布時間：
2023-12-28
燃料電池相關傳感器介紹文章之壓力傳感器
燃料電池是一種將氫氣和氧氣轉化為電能的清潔能源技術，廣泛應用于汽車、能源存儲和便攜設備等領域。而在燃料電池系統中，傳感器起著至關重要的作用，幫助實現對溫度、壓力、流量、濃度、濕度和電流等關鍵參數的監測和控制。
通過這些傳感器的精確測量，燃料電池系統能夠實現更高的效率、更長的壽命和更穩定的運行。同時，傳感器的數據還可以用于故障診斷、系統優化和性能改進。
*傳感器的具體安裝位置可能會因燃料電池系統設計和制造商而有所不同
氫氣路 主要是高壓氫氣瓶瓶閥上的高壓傳感器和經過減壓閥后的氫氣中壓傳感器，以及最后進入電堆時的氫氣低壓傳感器，確保穩定的供氫壓力，滿足燃料電池系統的需求，防止進氣壓力過高/過低對燃料電池系統造成損壞，初次反應完的氫氣經過汽水分離器后通過氫氣循環泵/引射器再次進行循環。
空氣路 主要是監測空壓機后的進氣壓力、溫度、流量、濕度等，確保有充足適合的氧氣參與反應，同時需要保持燃料電池膜的水分含量，提供理想的反應環境。出口監測排氣壓力和溫度，配合背壓閥按照系統設定定時排氣。
水 路 主要是監測進水和出水溫度和壓力參數，確保對燃料電池堆的良好冷卻和熱管理，同時需要監測冷卻液的電導率含量，以便能及時的更換冷卻液。
本文將從氫氣壓力傳感器開始介紹
*壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。
*按不同的測試壓力類型可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。
按原理可分為以下幾種類型
諧振式傳感器：這種傳感器使用一個可振動的諧振元件，當受到壓力作用時，諧振頻率發生變化，從而測量壓力。
應變式傳感器：這種傳感器使用基于金屬彎曲或拉伸的原理來測量壓力。當受到壓力作用時，金屬元件發生形變，從而改變電阻、電容或電感等特性，實現對壓力的測量。
電容式傳感器：這種傳感器基于電容的原理來測量壓力。傳感器的結構中包含兩個電極或電容板，當壓力作用于傳感器時，電容值發生變化，通過測量電容的變化來獲得壓力值。
電磁式傳感器：這種傳感器利用壓電材料的特性，當受到壓力作用時，壓電材料產生電荷或電壓信號，通過測量電荷或電壓的變化來獲得壓力值。
壓阻式傳感器：這種傳感器是通過測量電阻值的變化來獲得壓力值。當壓力作用于傳感器時，導電材料的電阻值發生變化，通過測量電阻的變化來獲得壓力值。
以森薩塔壓力傳感器為例
高壓傳感器310PP11-06為壓阻式原理傳感器，為森薩塔研發的MSG微熔應變片技術，采用4個壓敏電阻通過玻璃微熔密封的金屬基板背面，組成惠斯通電橋，當受壓時，壓敏電阻因阻值變化導致電壓變化，通過芯片放大處理后傳輸出隨壓力變化的電壓信號（或數字信號）。
森薩塔中低壓及水路溫壓一體傳感器為電容式原理，采用了APT陶瓷電容技術，陶瓷電容敏感元件對幾乎所有壓力介質均有極佳兼容性，具有無疲勞、無塑性變形、無遲滯、耐高溫、溫漂小等優點，測量壓力范圍可以做到0.2barA~80barA，陶瓷電容式壓力傳感器技術因其優異的介質兼容性與穩定性是氫氣壓力傳感器最好的解決方案之一。
隨著燃料電池技術的進一步發展和商業化應用，傳感器技術也將不斷創新和進步，為燃料電池系統的性能和可靠性提供更加優化的解決方案。
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