El sistema de reabastecimiento de hidrógeno neumático es un dispositivo que se utiliza para reabastecer hidrógeno desde el equipo de almacenamiento a vehículos de celdas de combustible de hidrógeno, tanques de almacenamiento de hidrógeno u otros equipos que utilizan hidrógeno. El sistema debe funcionar de manera segura y eficiente en condiciones de alta presión y, por lo general, integra múltiples componentes neumáticos y de control. A continuación, se proporcionará una explicación detallada de los diversos componentes del sistema y sus principios de funcionamiento.
La bomba de refuerzo de hidrógeno es la parte central del sistema de reabastecimiento de hidrógeno, que se utiliza para elevar el hidrógeno desde una presión baja a una presión alta adecuada para el reabastecimiento. La bomba de refuerzo de hidrógeno de tipo pistón accionada por gas comprime el gas hidrógeno a una presión más alta a través del movimiento alternativo del pistón. Generalmente se utiliza para aplicaciones de alta presión, puede comprimir el gas hidrógeno a 45 MPa y 100 MPa, y se utiliza para reabastecer sistemas de suministro de hidrógeno a niveles de 35 MPa y 70 MPa. El rendimiento de refuerzo de la bomba de refuerzo afecta directamente la velocidad de llenado y la eficiencia del sistema de llenado, y se debe seleccionar la bomba de refuerzo de hidrógeno más adecuada según las necesidades.
El sistema de control de presión del sistema neumático de reabastecimiento de hidrógeno se utiliza para gestionar el flujo de hidrógeno, asegurando que la presión del hidrógeno se mantenga dentro de un rango seguro durante los procesos de almacenamiento, compresión y reabastecimiento. Los sensores de presión pueden monitorear la presión en la tubería de hidrógeno en tiempo real, asegurando que no haya fluctuaciones de presión excesivas o insuficientes durante el proceso de reabastecimiento. En caso de aumento anormal de la presión, la válvula de seguridad se abrirá automáticamente para liberar el exceso de presión y evitar daños a las tuberías o equipos.
Los tanques de almacenamiento de gas se utilizan para almacenar gas hidrógeno a alta presión, generalmente después de haber sido comprimido y almacenado, listo para ser suministrado a vehículos u otros equipos. El diseño de los tanques de almacenamiento de gas debe cumplir con los requisitos de seguridad en condiciones de alta presión. Los tipos comunes de tanques de almacenamiento de gas incluyen tanques de almacenamiento de gas de acero, que son tanques de gas de alta presión tradicionales con una gran durabilidad pero un peso más pesado. Los tanques de almacenamiento de gas de material compuesto están hechos de materiales livianos de alta resistencia como fibra de carbono, que pueden soportar presiones más altas y son más livianos. Por lo general, se utilizan para el almacenamiento de hidrógeno en dispositivos móviles. El tanque de almacenamiento de gas necesita ser inspeccionado y mantenido regularmente para garantizar su funcionamiento seguro bajo alta presión.
El control de flujo del sistema de reabastecimiento de hidrógeno es crucial, especialmente bajo alta presión. Una velocidad de reabastecimiento excesiva puede provocar un aumento rápido de la temperatura, lo que representa un riesgo de seguridad. La válvula de control de flujo se utiliza para regular el flujo de gas hidrógeno, lo que garantiza un proceso de llenado suave y seguro.
Los sistemas de reabastecimiento de hidrógeno neumáticos generalmente integran un sistema de control y monitoreo automatizado, que se utiliza principalmente para administrar todo el proceso de reabastecimiento, que incluye:
Control de automatización: Control de parámetros como la compresión, el caudal, la presión y la temperatura del gas hidrógeno a través de un controlador lógico programable (PLC) u otro sistema de automatización.
Monitoreo en tiempo real: Recopilación de datos a través de sensores, visualización y registro de información en tiempo real como la presión, la temperatura y el caudal de hidrógeno durante el proceso de reabastecimiento.
Detección de fallas y alarma: Una vez que se detecta una presión, temperatura o caudal anormales, el sistema activará automáticamente una alarma y tomará medidas de seguridad, como detener el reabastecimiento o liberar la presión, para evitar accidentes.
El hidrógeno es un gas altamente inflamable, especialmente a alta presión. Por lo tanto, el sistema de reabastecimiento neumático de hidrógeno debe tener un diseño estricto de prevención de fugas, con dispositivos de detección de fugas que controlen las posibles ubicaciones de las fugas a través de sensores de hidrógeno, cierren rápidamente las válvulas y activen los dispositivos de escape de emergencia. Apague automáticamente la transmisión de gas hidrógeno cuando se detecten anomalías o fugas en el sistema para evitar más fugas.