质量流量计 | 固态储氢

2025年6月16日 Bronkhorst

在氢能源快速发展的今天，氢燃料电池汽车因其零排放、长续航和快速加注等优势，成为交通领域脱碳的重要选择。然而，氢气的储存一直是技术难点之一。传统的高压储氢（如700bar压缩氢气）虽能提供较高的能量密度，但也伴随着安全风险和能源损耗。为此，科研机构与企业正积极探索更安全、高效的储氢方式，其中固态储氢技术（基于金属氢化物的储氢方法）展现出巨大潜力。

固态储氢：更安全、更高效的解决方案

固态储氢利用金属合金与氢气之间的可逆化学反应储存氢气。金属氢化物如同“海绵”，可在相对较低的压力下（通常为30-100bar）高效吸附和释放氢气，避免了极端高压带来的安全隐患。此外，该技术还具有以下优势：

安全性高：氢气以固态形式储存，泄漏风险低；
能量效率优化：无需高压压缩，减少能源浪费；
紧凑性：金属氢化物的体积储氢密度较高。

然而，这一技术的研发与商业化仍需解决多项挑战，例如氢气吸附/释放的可控性、反应条件的稳定性以及系统的重复性验证。在这一过程中，精准的流量与压力测量控制成为关键。

质量流量计与压力控制的核心作用

在德国航空航天中心（DLR）的固态储氢研究中，科研团队通过高精度的Bronkhorst质量流量计和压力控制器，实现了对氢气储存与释放过程的精确监测与控制。其研究重点包括：

流量与压力的精准调控

在氢气吸附阶段，需控制氢气以特定流量进入金属氢化物容器，同时维持稳定的工艺压力，以优化储存效率。
在氢气释放阶段，需精确测量释放的氢气量，并确保过程的可重复性。
质量流量计的高精度和快速响应能力，为实验提供了可靠的实时数据。

反应条件的可重复性验证

固态储氢技术的商业化需确保其长期稳定性。通过记录流量和压力的设定值与实际值，研究人员能够分析不同条件下氢气的吸附/释放效率，验证工艺的重复性。

安全性与能效的平衡
相较于高压储氢，固态储氢在较低压力下运行，但仍需避免压力波动导致的反应失控。压力控制器与流量计的协同工作，确保了系统在安全范围内稳定运行。

技术方案：协同控制与数据记录

在DLR的实验中，流量与压力控制系统通过以下方式实现高效协作-入口与出口的双向控制：

吸附氢气时，入口侧的流量计与压力控制器协同工作，出口阀门关闭；
释放氢气时，入口关闭，出口阀门调节至大气压，确保平稳释放。

自动化与数据整合：
通过工业通信协议（如PROFIBUS-DP），实时传输流量、压力等数据至控制系统，便于后续分析与优化。

固态储氢技术仍需进一步优化其重量储氢密度和反应动力学性能，但通过高精度的流量与压力控制，科研人员正逐步攻克这些难题。随着研究的深入，这项技术有望为氢燃料电池汽车、固定式储能等领域提供更安全、高效的解决方案。

在氢能产业链中，精准的测量与控制技术始终是推动创新的基石。无论是高压气态储氢还是固态储氢，对流量、压力的可靠监测都是确保系统高效安全运行的关键。未来，随着氢能应用的普及，这些技术将发挥更加重要的作用。

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