O sistema pneumático de reabastecimento de hidrogênio é um dispositivo usado para reabastecer hidrogênio de equipamentos de armazenamento em veículos com células de combustível de hidrogênio, tanques de armazenamento de hidrogênio ou outros equipamentos que usam hidrogênio. O sistema deve operar com segurança e eficiência sob condições de alta pressão e normalmente integra vários componentes pneumáticos e de controle. A seguir, forneceremos uma explicação detalhada dos vários componentes do sistema e seus princípios de funcionamento.
A bomba de reforço de hidrogênio é a parte central do sistema de reabastecimento de hidrogênio, usada para elevar o hidrogênio de baixa pressão para uma alta pressão adequada para reabastecimento. A bomba de reforço de hidrogênio do tipo pistão acionada a gás comprime o gás hidrogênio a uma pressão mais alta por meio do movimento alternativo do pistão. Normalmente usada para aplicações de alta pressão, ela pode comprimir o gás hidrogênio a 45 MPa e 100 MPa e é usada para reabastecer sistemas de fornecimento de hidrogênio em níveis de 35 MPa e 70 MPa. O desempenho de reforço da bomba de reforço afeta diretamente a velocidade de enchimento e a eficiência do sistema de enchimento, e a bomba de reforço de hidrogênio mais adequada deve ser selecionada de acordo com as necessidades.
O sistema de controle de pressão do sistema pneumático de reabastecimento de hidrogênio é usado para gerenciar o fluxo de hidrogênio, garantindo que a pressão do hidrogênio seja mantida dentro de uma faixa segura durante os processos de armazenamento, compressão e reabastecimento. Os sensores de pressão podem monitorar a pressão no gasoduto de hidrogênio em tempo real, garantindo que não haja flutuações de pressão excessivas ou insuficientes durante o processo de reabastecimento. No caso de aumento anormal de pressão, a válvula de segurança abrirá automaticamente para liberar o excesso de pressão e evitar danos aos gasodutos ou equipamentos.
Os tanques de armazenamento de gás são usados para armazenar gás hidrogênio de alta pressão, geralmente após ter sido comprimido e armazenado, pronto para ser fornecido a veículos ou outros equipamentos. O projeto dos tanques de armazenamento de gás deve atender aos requisitos de segurança em condições de alta pressão. Os tipos comuns de tanques de armazenamento de gás incluem tanques de armazenamento de gás de aço, que são tanques de gás de alta pressão tradicionais com forte durabilidade, mas peso mais pesado. Os tanques de armazenamento de gás de material composto são feitos de materiais leves de alta resistência, como fibra de carbono, que podem suportar pressões mais altas e são mais leves. Eles geralmente são usados para armazenamento de hidrogênio em dispositivos móveis. O tanque de armazenamento de gás precisa ser inspecionado e mantido regularmente para garantir sua operação segura sob alta pressão.
O controle de fluxo do sistema de reabastecimento de hidrogênio é crucial, especialmente sob alta pressão. A velocidade excessiva de reabastecimento pode levar a um rápido aumento na temperatura, representando um risco à segurança. A válvula de controle de fluxo é usada para regular o fluxo de gás hidrogênio, garantindo um processo de enchimento suave e seguro.
Os sistemas pneumáticos de reabastecimento de hidrogênio normalmente integram um sistema de controle e monitoramento automatizado, usado principalmente para gerenciar todo o processo de reabastecimento, incluindo:
Controle de automação: Parâmetros de controle como compressão, vazão, pressão e temperatura do gás hidrogênio por meio de um controlador lógico programável (PLC) ou outro sistema de automação.
Monitoramento em tempo real: Coleta de dados por meio de sensores, exibição e registro de informações em tempo real, como pressão, temperatura e vazão do hidrogênio durante o processo de reabastecimento.
Detecção e alarme de falhas: Uma vez que pressão, temperatura ou vazão anormais são detectadas, o sistema acionará automaticamente um alarme e tomará medidas de segurança, como interromper o reabastecimento ou liberar a pressão, para evitar acidentes.
O hidrogênio é um gás altamente inflamável, especialmente sob alta pressão. Portanto, o sistema pneumático de reabastecimento de hidrogênio deve ter um projeto rigoroso de prevenção de vazamentos, com dispositivos de detecção de vazamentos monitorando possíveis locais de vazamento por meio de sensores de hidrogênio, fechando válvulas prontamente e ativando dispositivos de exaustão de emergência. Desligue automaticamente a transmissão de gás hidrogênio quando anormalidades ou vazamentos no sistema forem detectados para evitar mais vazamentos.