Sensor de pressão para veículos movidos a hidrogênio

Devido à demanda dos usuários por maior segurança, preocupação ecológica, desempenho e eficiência, os fabricantes de máquinas móveis de trabalho, caminhões e ônibus estão cada vez mais interessados no hidrogênio como fonte de combustível. Em veículos movidos a hidrogênio, o gás H₂ no tanque de armazenamento deve ser regulado através de uma série de válvulas de controle antes de atingir a célula de combustível. Os instrumentos de medição de pressão desempenham um papel importante nesse processo. No entanto, os sensores de pressão padrão não são todos adequados para aplicações de hidrogênio, devido aos materiais utilizados. O O sensor de pressão MH-3-HY da WIKA foi projetado especificamente para veículos movidos a hidrogênio, para um futuro mais sustentável. Além disso, tem aprovação do EC79/2009.

Em princípio, os veículos movidos a hidrogênio são muito mais limpos em operação do que aqueles com motores de combustão interna, uma vez que apenas o vapor de água é produzido como um subproduto quando hidrogênio e oxigênio são misturados. Á medida que os motores a combustão liberam monóxido de carbono perigoso, compostos orgânicos voláteis (VOCs) e outros subprodutos nocivos no ar. Mesmo que os veículos estejam equipados com os mais recentes sistemas de controle de emissões.

Os veículos elétricos movidos a bateria, por outro lado, são limpos, mas a principal desvantagem é o seu alcance limitado e, portanto, a necessidade de recarga frequente. Além disso, cada ciclo de carregamento leva várias horas, o que significa que as empresas precisam substituir baterias vazias, por exemplo, de caminhões de empilhadeiras com baterias de reposição carregadas para manter suas máquinas produtivas. Isso cria um alto custo logístico, uma vez que um grande número de baterias de reposição é necessário e seu armazenamento requer um espaço bastante amplo. Os veículos movidos a hidrogênio, por outro lado, levam apenas alguns minutos para reabastecer, e voltam a operar imediatamente. Assim, permitem uma logística mais eficiente com economia na capacidade de armazenamento.

Países da Ásia Oriental (especialmente Japão) e Europa ocidental são pioneiros em veículos movidos a células de combustível de hidrogênio, com outros países também atribuindo cada vez mais importância ao tema.

Aplicações de hidrogênio requerem sensores de pressão especiais

O gás comprimido em tanques de combustível de hidrogênio está sob alta pressão: geralmente em torno de 350 bar / 5.250 psi para veículos comerciais. Antes que o hidrogênio atinja a célula de combustível para ser convertido em energia, sua pressão armazenada tem que ser reduzida à pressão de trabalho da célula de combustível. Para maior controle e mais segurança, esse processo geralmente dá duas etapas:

Uma válvula redutora de pressão, localizada perto do tanque, reduz a pressão para menos de 20 bar / 300 psi antes de entrar no sistema.
Um regulador de pressão reduz ainda mais a pressão para aproximadamente 1 bar / 15 psi antes de entrar no injetor da célula de combustível.

Em geral, os sensores de pressão são instalados antes e depois da válvula de redução de pressão. Isso garante que a pressão do sistema permaneça dentro de limites seguros. Se a pressão do sistema não for regulada corretamente, uma válvula de alívio de pressão irá liberar o hidrogênio para a atmosfera. Se a pressão do sistema ficar muito baixa ou o tanque de hidrogênio estiver vazio, a célula de combustível não terá pressão suficiente para operação e acabará desligando a máquina.

O sensor de pressão deve atender aos requisitos das aplicações no que diz respeito à precisão e robustez. Desta forma, H₂ aplicações representam um desafio particular. Sob certas condições, moléculas de hidrogênio se dissociam em superfícies metálicas. Os átomos de hidrogênio podem facilmente penetrar na estrutura cristalina de muitos metais comuns, incluindo aço inoxidável. O processo de difusão acelera em temperaturas e pressões mais altas. Isso é chamado de permeação de hidrogênio, e pode fazer duas coisas em um sensor de pressão:

Deriva de sinal: uma mudança na resistência elétrica em suas estruturas sensíveis leva a um deslocamento de sinal
Embrittlement de hidrogênio: Os metais tornam-se mais suscetíveis a rachaduras e fraturas, ou seja, danos mecânicos

Para evitar a permeação de hidrogênio, um sensor de pressão pode ter um diafragma de descarga banhado a ouro. No entanto, essa opção geralmente é muito cara para a maioria dos veículos de célula de combustível de hidrogênio. Uma solução mais econômica é usar uma lupa especial que seja menos suscetível à permeação de hidrogênio e imune contra o embrittlement de hidrogênio

Sensores de pressão para veículos movidos a hidrogênio

Devido às suas características, o MH-3-HY recebeu a aprovação da UE EC79/2009 para veículos movidos a hidrogênio. Isso torna mais fácil para os OEMs certificar todo o seu sistema de hidrogênio. No entanto, deve-se notar que essa aprovação será revogada pela UE em julho de 2022. Os certificados EC79 existentes permanecerão válidos, mas nenhum novo certificado será emitido com base nesta diretiva. Para ficar atualizado, você encontrará mais informações sobre este tema a partir de julho em nosso blog.

Além disso, a produção do MH-3-HY é realizada em uma linha altamente automatizada, o que nos permite fornecer aos nossos clientes em grandes quantidades com qualidade confiável. Em comparação, outros fabricantes usam linhas semiautomáticas ou manuais. Também verificamos 100 % cada sensor no final da linha, e testamos o hélio cada um para vazamentos.

Em última análise, cada vez mais municípios e empresas estão interessados em reduzir sua pegada de carbono sem sacrificar o desempenho e a eficiência. Uma maneira de conseguir isso é através do uso de ônibus movidos a hidrogênio e máquinas móveis de trabalho. O amplo portfólio de produtos de medição da WIKA contribui para esse movimento em direção a um futuro mais limpo.

Nota
Ao lado do MH-3-HY, oferecemos uma ampla seleção de transdutores de pressão, sensores de temperatura, interruptores flutuantes – desde a produção, passando pela distribuição até o uso final do hidrogênio. Se você tiver alguma dúvida, o seu contato vai ajudá-lo com prazer.