摘要：氢燃料电池汽车（FCEV）正从梦想走向现实-氢气传感器和H2传感器 当代清洁能源汽车已进入一个多元化、多样化、多维化发展的世纪，在电动汽车领域，特别是纯电动汽车的发展居主导地位，不过要说明，FCEV也是属于电动汽车序列中一种重要的，理想的新兴产品。 当代，全世界，当然也包括我国正掀起一股FCEV热，这是由于FCEV在相当长时间的**，积累，进化的实验性试制和试用过程中，已经在相关的不少科技领域取得突破性进展，这无论是在原理上验证，结构上整合，功能上进步都有了很好的显现，已形成一种波浪式轧迹...

　　当代，全世界，当然也包括我国正掀起一股FCEV热，这是由于FCEV在相当长时间的**，积累，进化的实验性试制和试用过程中，已经在相关的不少科技领域取得突破性进展，这无论是在原理上验证，结构上整合，功能上进步都有了很好的显现，已形成一种波浪式轧迹上的跃迁，可以说我们已经看到了FCEV走向产业化的总趋势。

　　那么到底FCEV有那些优势呢？请看，作为FCEV主要能源的氢，能量密度相当的好，我们以世界标准的KW·h/kg为系数，氢能为33.3，天然气13.8，汽油12.1，煤气8.4，氢能比汽油高出2倍多；氢作为二次能源，其资源十分丰富，只要有水就可以制氢，还有其他众多产氢方法，是人类社会用之不尽的“氢矿”；FCEV运行中排放出只是水，无论是对大气的污染还是温室气体都应是“零”；当前FCEV一次充气，可跑700公里，充气只用3分钟，而且还在不断提升之中；当前FCEV的制氢用氢成本昂贵，但要多看前景，可能10年前后，可达到与传统内燃机运行同等价格，然后继续下降，到2050年基本上可能实现氢气零成本运行；不久未来同样可以出现FCEV的智能化车辆，特别是要注意克服氢能不**运作一些隐患，成为更**的产品。

　　在企业层面，我国**辆FCEV于1999年12月在清华大学试验成功。2001年12月美国通用汽车公司和上汽集团合资的泛亚技术中心，研制出“风凰”FCEV。2008年北京奥运会上，有20辆各种燃料电池汽车在会上示范运用，2010年上海世博会上有40辆各种燃料电池汽车，供大会交通示范运行。2014年上海荣威950第四代FCEV产出，行程400公里。宇通客车公司是头个推出燃料电池客车，2014年9辆，2016年100辆，2020年计划4000辆，宇通第四代燃料电池客车，续程600公里，成本下降50%，加氢10分钟。北汽福田汽车公司也推出“欧辉”牌燃料电池客车，计划28辆，送广州和佛山地区进行示范运行。东风汽车公司**款EQ5080型燃料电池厢式运输车已问世，续程305公里。据统计目前为止，我国共研发试制出200多辆各种燃料电池汽车在各个时间段进行示范运行。2017年6月2日工信部公布公告《新能源汽车推广应用推荐车型目录》中，就包括有燃料电池客车5种，专用车及卡车2种，如果加上2016年公布燃料电池轿车1种，则FCEV在国家目录中有8种车型，确认正式列为商品对待，但目前产量还很少，急待改革和改进。

　　氢能作为燃料电池的“燃料”，非常重要，一定要先行一步。氢作为一种无色、无味的气体，广泛的分布于地球的地表、地幔、地核和大气层中，是宇宙中*为重要，质量*轻，*为清洁、*为丰富元素之一。氢主要以化合物形式生存，*突出表现是水，氢占水总质量1/9，如果用电解水制氢，能量密度很高，其效率可达80%；氢还生存于一些矿物质中，如绿柱石，锂电气石，顽火辉石的结构中，多以极少量气态生存；氢还分布于地球不同气层中，含量随高度不同，也有少量的氢气存在；更有趣的是氢气还是生命组成的一种元素，在人体中有81种元素，氢占10%，仅次于氧和碳，居第三位，所以氢也可称得上一种有机物的物种。

　　氢的备制历史也是很长，而且方法非常多样化，因时因地而宜，同时要求要不断改进**之中。有电解水制氢、水煤气法制氢，、石油热裂合成和天然气热合成制氢、焦炉和煤气冷冻制氢，电解食盐水的副产氢、酿造工业发酵制氢、甲醇裂解吸附制氢、铁与水蒸气反应制氢等。当代比较新的制氢方法，如生物质制氢，微生物酶制氧、海水淡化制氢，可再生能源，如风能、太阳能、水能、地热能、海洋能发电制氢，如我国已建成海水淡化工程103个，总规模90万吨/日，并推广淡化水制氢示范工作。

　　氢的储存，包括民用和工业用气源以及交通工具，如FCEV气源的存储方式，有加压气态储存，目前国际上FCEV储氢罐压力达70Mpa已比较常用；液态储氢，对储氢罐技术要求高，罐内温度和外面温度相关很大，内部容器构造复杂，防止产生热漏，在FCEV上也有选用；金属氢储存是应用氢和多种不同金属化合之后生成金属氢化物，如铝、钒、镁、稀土系等，这种方法具有较大储氢容量，单位体积储氢密度好，储氢循环寿命长，成本低；还有非氢化物储存，如氮、硼、硅、甲醇等氢寄存其中，当化合物化解时放出氢，比较新型的纳米碳储氢，在碳微孔中存储大量氢，是一种有前景的储氢手段，还有碳纳米管电化储氢，已证实具有较高储氢量，具有良好应用前景，在FCEV都在选择之中。

　　氢气输送和加注。氢的运输对气态和液态已经实现大规模应用。由于用户和要求不同，氢气可以用管网，也可与天然气输送管共用，还有通过储氢容器装在车、船上，管网适应于量大的需求，船运、车运则适应分散的场合。

　　当前，对FCEV推广来说主要是建设加氢站问题。世界上**座FCEV加氢站是1999年5月在德国慕尼黑机场建成。目前国际上已有加氢站主要以水电解制氢为主，少部份采用天然气水蒸气重整制氢，也有的是运氢到加氢站的。到2016年1月全球已设立290座，其中日本28座、欧洲97座、美国75座、韩国80座、中国4座、澳大利亚1座。中国加氢站分布在北京、上海、广州、郑州，今后将会在FCEV示范区建设加氢站，2017年中科院大连化物所与同济大学发明以风能与太阳能结合制氢的加氢站，每日可供200台FCEV续程800公里的需求。美国海德利森已到国内设立移动式加氢站业务，寻求合作建氢站。预计到2020年全球将出现5200座加氢站，比目前的增长18倍，以适应发展FCEV的需求。

　　燃料电池作为FCEV的动力是其核心组成部分，某种程度说燃料电池的**水平，将决定着FCEV的产业化历程。有人以为燃料电池以“燃”字当头，是否由于燃烧资源而获取能量的，其实不是，燃料电池是依赖其装置中的氢气和吸取空气中的氧气，通过化学反应直接转化为电能的发电装置。

　　当代，燃料电池按照其电解质，工作温度和不同用途，划分为五种类别产品。即碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、和质子交换膜燃料电池（PEMFC），在FCEV上几乎全部应用质子交换膜燃料电池。这是因为：它的热质量效率高，在理论上达83%，实际上已接近70%，它的电堆层面均是固体结构，在车载各种条件下，和整车相应结构变形时，不受振动因素影响；它相对于其他燃料电池的工作温度是*低的，处于40-80℃之间，对车辆的环境适应性好；多少年来的**努力，其关键的材料和零部件质量与水平已取得突破性进展，应用条件趋于成熟，成本大大下降，很有利于产业化发展。

　　那么到底什么是氢经济社会呢？氢经济本质就是应用一种非常规的全新的科学范式，用以逐步替代石油和天然气能源，更好成为建设绿色低碳和可持续发展的新型社会和改变生产和生活方式重大基础，有助于人类社会从信完美体育官网登录息年代，后信息社会，以及向生物年代方向发展，信息时代使世界成为一个村庄，而生物时代又会怎样使我们世界成为一个家，未来更加幸福完满的经济新态势，让我们激动不已。

　　燃料电池氢气测试解决方案二：HMT337温湿度变送器在燃料电池高温高湿测量

　　高湿度环境很难进行湿度测量：环境中的饱和度导致在所有表面（包括测量传感器）上形成冷凝，这对于某些技术来说可能是致命问题。尽管维萨拉 HUMICAP®技术可以经受冷凝，但仍需要时间从水分的影响中恢复，然后才能再次提供可靠的测量结果。预计会出现高湿度或偶尔出现冷凝的典型应用包括干燥工艺过程、试验箱、燃烧空气加湿器、气象测量和燃料电池。即使在冷凝环境中也要保持测量的准确性和可靠性，这就需要维萨拉的探头加热技术。加热的探头可使传感器持续保持在环境温度以上，以确保不会形成冷凝水。探头加热的缺点在于：由于传感器无法得知环境温度，因此不再能够测量相对湿度。但是，这不会阻止测量其他与温度无关的参数，例如露点或混合比。也可以使用附加的温度传感器测量相对湿度。维萨拉的一些解决方案包括加热探头技术。订购时，以下所有产品均可配置：HMM170、HMT317、HMT337HMP7。

　　燃料电池氢气测试解决方案三：AP2E燃料电池用氢气品质分析仪（氢气中杂质气体测试）

　　质子交换膜燃料电池用氢气的纯度要求低于工业用纯氢、高纯氢、超纯氢的纯度要求，但其对杂质含量的要求远比工业用高纯氢、超纯氢的更为严格，不仅对常规烃类、CO、CO2、N2、Ar、水蒸气等杂质含量进行了限定，而且对总硫、总卤化物、甲醛、甲酸、氨等杂质的含量也进行了严格限定。11月27日，ISO/TC197正式发布了ISO 14687:2019 Hydrogen fuel quality — Product specification国际标准，对质子交换膜燃料电池汽车用氢品质技术指标要求进行了修订。各个标准中氢气纯度和杂质含量的技术指标要求详见下表。

　　AP2E公司ProCeas®氢气品质分析仪（氢气中杂质气体测试）是一种多气体激光光谱仪，用于氢气中杂质气体的痕量分析。

　　根据EN 14687-2，它用于控制燃料电池应用中氢气（H2）的纯度。

　　可测量以下杂质：H2S、NH3、CH4、CO、H2O、O2、HCHO、HCOOH、CO2、HCl等。

　　应用：氢气加油站、氢气生产控制、符合EN 14687-2的氢气质量控制、研究（燃料电池、氢气汽车、计量标准化等）