作為電化學(xué)研究與開發(fā)領(lǐng)域值得信賴的儀表和軟件開發(fā)商，Scribner, LLC 提供的解決方案不斷刷新儀表控制和數(shù)據(jù)分析方面的標(biāo)準(zhǔn)。Scribner 專門制造電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換與儲存領(lǐng)域的測試設(shè)備，要求其燃料電池測試系統(tǒng)在氣流中產(chǎn)生穩(wěn)定、可重復(fù)的水氣量或濕氣量。

挑 戰(zhàn)

在高露點環(huán)境中校準(zhǔn)燃料電池測試系統(tǒng)

水氣在多種電化學(xué)過程和反應(yīng)中起著重要作用。例如，燃料電池將反應(yīng)物（通常是氫和氧）的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。燃料電池由兩個電極組成（陽極和陰極），通過電絕緣但離子導(dǎo)電的離聚物薄膜隔開。低溫燃料電池中常用的隔離膜是聚合物電解質(zhì)膜 (PEM)，也稱為質(zhì)子交換膜。氫氣被饋送到燃料電池陽極，在陽極上氧化形成質(zhì)子和電子。電子被迫流過外部電路，而質(zhì)子則通過 PEM 隔離膜遷移到陰極。在陰極上，氧氣與電子和質(zhì)子結(jié)合形成水。燃料電池產(chǎn)生的電能可以做有用功，例如運行電機。

離聚物膜的質(zhì)子傳導(dǎo)很大程度上取決于是否存在水。在干燥條件下，PEM 是非常差的導(dǎo)體，表現(xiàn)出高電阻，會降低燃料電池的性能。但在有水存在的情況下，該膜是良好的質(zhì)子導(dǎo)體，表現(xiàn)出低電阻，可提高燃料電池的性能。在燃料電池測試中，濕度是一個重要的測試參數(shù)，因此控制氫燃料和含氧空氣的水氣含量非常重要。

在高露點環(huán)境中開發(fā)高質(zhì)量燃料電池和膜研發(fā)儀器的公司面臨著特定的校準(zhǔn)和測量挑戰(zhàn)。保持準(zhǔn)確穩(wěn)定的濕度水平至關(guān)重要，因為濕度變化會影響燃料電池測試數(shù)據(jù)的可重復(fù)性和準(zhǔn)確度，僅僅一度的露點差異就可能導(dǎo)致相對濕度偏差 5%。校準(zhǔn)程序必須考慮高濕度環(huán)境的特定挑戰(zhàn)，并采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)以確保結(jié)果一致、可靠。

電化學(xué)系統(tǒng)內(nèi)較高的水氣濃度還可能導(dǎo)致過度冷凝、積聚和系統(tǒng)組件損壞，從而導(dǎo)致測量誤差和傳感器使用壽命縮短。

為了滿足高露點環(huán)境中苛刻的校準(zhǔn)要求，Scribner 轉(zhuǎn)而選用維薩拉提供的濕度和溫度監(jiān)測解決方案，取得了良好的效果。

解決方案

良好的濕度和溫度監(jiān)測

Scribner 的燃料電池和膜測試系統(tǒng)需要產(chǎn)生穩(wěn)定、可重復(fù)的露點，以在一系列溫度和壓力下精確控制加濕。在可信客戶的推薦下，Scribner 自 2006 年起一直使用維薩拉 HMT337 濕度和溫度變送器，后來轉(zhuǎn)而使用維薩拉的新一代 HMP7 探頭解決方案。

我們相信，如果維薩拉解決方案可以令他們滿意，那么它也會令我們滿意。我們開發(fā)了一種定制露點室，通過 Swagelok 接頭固定維薩拉探頭，可進行溫度控制，并具有供氣體流入和流出的端口。該露點室可加熱到比校準(zhǔn)程序的最大預(yù)期露點高 10 攝氏度。

—— Kevin Cooper 博士 Scribner 首席研究員

Scribner 在內(nèi)部使用維薩拉儀表來校準(zhǔn)其燃料電池和膜測試系統(tǒng)中使用的加濕器。加濕器設(shè)計用于輸送露點高達 120 攝氏度的氣體，在 80 攝氏度露點下進行校準(zhǔn)。

公司的 740 膜測試系統(tǒng) (MTS) 使用 HMT337 的 OEM 版本 HMT317 進行實時就地露點監(jiān)測。結(jié)合測得的過程溫度，測得的露點可提供實時相對濕度 (RH)，這是 Scribner 客戶的一個關(guān)鍵過程參數(shù)。

憑借良好的濕度和溫度監(jiān)測集成，即使在苛刻的高濕度環(huán)境中，Scribner 也可以實現(xiàn)精確和準(zhǔn)確的燃料電池測試系統(tǒng)校準(zhǔn)。

優(yōu)  點

可在性能至關(guān)重要的應(yīng)用中實現(xiàn)準(zhǔn)確、快速且可重復(fù)的測量校準(zhǔn)

對于 Scribner 來說，采用可靠的濕度傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要。由于濕度控制系統(tǒng)的定期校準(zhǔn)和驗證對于確保準(zhǔn)確度和可重復(fù)性至關(guān)重要，因此 Scribner 將四個維薩拉儀表成對輪流使用和停用，將當(dāng)前校準(zhǔn)的兩個儀表部署六個月，然后將它們送回維薩拉進行校準(zhǔn)。

作為一款可靠的產(chǎn)品，維薩拉 HMT337 滿足我們在工作溫度和露點范圍、準(zhǔn)確度等方面的技術(shù)規(guī)格要求。這款儀表不僅具有我們所看重的性能潛力和高露點測量能力，其外形尺寸也適合我們。我們喜歡維薩拉儀表。它一直表現(xiàn)良好。

—— Kevin Cooper 博士 Scribner 首席研究員

HMT337、HMT317、HMM170 和新一代 HMP7 都采用維薩拉特有的加熱探頭測量技術(shù)，成功解決了許多高濕度測量挑戰(zhàn)。加熱探頭依賴于復(fù)合濕度傳感器和粘合溫度傳感器。借助復(fù)合傳感器，Scribner 可以監(jiān)測露點，并結(jié)合測試溫度計算陽極和陰極耗材的相對濕度。

加熱探頭具有獨立的電阻加熱器，安裝在探頭內(nèi)，并通過內(nèi)部測量的相對濕度控制?？刂扑惴ㄔO(shè)計使探頭溫度始終高于環(huán)境溫度幾度，這樣一來，即使測量環(huán)境處于露點溫度，水也不會凝結(jié)在復(fù)合傳感器上。

通過利用具有適當(dāng)靈敏度、準(zhǔn)確度和響應(yīng)時間的濕度監(jiān)測系統(tǒng)（例如維薩拉相對濕度和溫度探頭 HMP7），Scribner 確?？蛻裟軌蜃孕诺卦u估燃料電池在多種操作條件下的性能、效率、穩(wěn)定性和耐用性。

精密測量

推動氫經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新

由于氫適用于廣泛的應(yīng)用，它注定成為即將到來的低碳經(jīng)濟的重要組成部分。作為全球氫燃料電池市場開發(fā)領(lǐng)域所用測量儀表的設(shè)備生產(chǎn)廠商，維薩拉自上世紀 90 年代中期的氫燃料電池早期開發(fā)階段起就作為值得信賴的供應(yīng)商，為氫燃料電池的開發(fā)提供耐用技術(shù)支持。像 Scribner 這樣值得信賴的企業(yè)依靠維薩拉的技術(shù)來開發(fā)經(jīng)濟高效且耐用的燃料電池系統(tǒng)。

可持續(xù)發(fā)展是燃料電池行業(yè)的驅(qū)動力，影響著技術(shù)進步、政策決策和行業(yè)增長。燃料電池能源效率高、排放少，燃料補充迅速，為實現(xiàn)更可持續(xù)的能源發(fā)展前景提供了一條光明的道路，從而可實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。由于成本、性能和耐用性仍然是燃料電池行業(yè)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，維薩拉的工業(yè)監(jiān)測解決方案使 Scribner 等具有前瞻性思維的組織能夠克服關(guān)鍵的技術(shù)障礙，開發(fā)更清潔、更通用的能源解決方案。