Les systèmes de stockage d'hydrogène agissent comme des vecteurs importants pour le stockage d'énergie propre et leur stabilité affecte directement l'efficacité de l'approvisionnement en énergie. Les défauts communs et les solutions ciblées sont examinés ci - dessous à partir des trois principaux maillons de la production d'hydrogène, du stockage et de la production d'énergie:
I. extrémité de production d'hydrogène - défaillance de l'électrolyseur
Défauts typiques: accélération de la corrosion des électrodes, blocage du diaphragme, diminution de la pureté de la production d'hydrogène.
Origine: les impuretés de la qualité de l'eau (comme les ions métalliques) sont déposées à la surface de l'électrode pour former une couche de passivation; La cristallisation du carbonate dans l'électrolyte alcalin bloque le diaphragme poreux; Le démarrage et l'arrêt fréquents entraînent une fatigue mécanique du diaphragme.
La solution:
- en utilisant de l'eau désionisée et en chargeant un dispositif de filtration frontal, la cavité de l'électrode est rincée périodiquement à contre - courant;
- Optimisation des paramètres électrolytiques (densité de courant ≤ 6000 A / m²) pour prolonger la durée de vie du diaphragme;
- configurez le détecteur de pureté en ligne, surveillez la qualité de l'hydrogène en temps réel, commutez automatiquement l'unité de secours en cas de dépassement.
II. Extrémité de transport de stockage - risque de stockage d'hydrogène à haute pression
Problèmes à haute fréquence: accumulation continue de microdrains, pelage intercalaire de matériaux composites, blocage des groupes de vannes.
Analyse de la racine: la surface d'étanchéité de la bride crée un espace de fluage en raison de la différence de température; L'expansion hygroscopique de la couche enroulée de fibres de carbone provoque une fissuration sous contrainte; Les particules pénètrent dans la bande de guidage de valve pneumatique.
Mesures de riposte:
- mise en œuvre d'un détecteur de fuite par spectrométrie de masse à hélium, inspection trimestrielle, application d'un mastic à basse température sur la surface d'engrènement du fil;
- contrôle de l'humidité ambiante de stockage d'hydrogène < 40% HR, unité supplémentaire de déshumidification;
- Ajouter un filtre de précision de 5 μm à l'entrée d'air et purger régulièrement la zone active de la tige avec de l'azote.
Iii. Fin de la production d'énergie - atténuation des performances de la pile à combustible
Mise en évidence: dissipation de tension de cellule unique > 20mv, utilisation du gaz réactif chute.
Enquête mécaniste: la perte de groupes sulfoniques dans la membrane échangeuse de protons entraîne une diminution de la conductivité électrique; Le catalyseur au platine perd son site actif par empoisonnement au co; L'accumulation d'eau dans le canal d'écoulement de la plaque bipolaire entraîne une augmentation de la résistance de contact.
Solution de réparation:
- effectuer un test de charge Gradient pour localiser le monomère malade, remplacer l'assemblage Membrane - électrode (MEA);
- une unité de désoxygénation Additive abaissant le point de rosée de l'hydrogène en dessous de - 60 ° C, configurée avec un catalyseur résistant au monoxyde de carbone et au soufre;
- améliorer la conception du champ d'écoulement, augmenter la profondeur de la cuve de drainage, coopérer avec le programme de purge pulsée pour éliminer le flux de bouchon d'eau liquide.
Iv. Défaillance en cascade de l'intégration du système
Risque inter - noeuds: un dysfonctionnement de l'appariement de la pression déclenche des arrêts en chaîne, une défaillance du système de gestion thermique entraîne une surchauffe locale.
Système anti - Contrôle:
- création d'un jumeau numérique pour simuler les fluctuations de la condition de travail, préréglage de l'intervalle tampon de pression à trois niveaux;
- déployer un réseau de thermométrie à fibre optique distribué, coupler les pompes à eau de refroidissement à fréquence variable pour obtenir un contrôle précis de la température;
- Élaborer un plan d'urgence gradué, passer automatiquement à un canal de sauvegarde redondant lorsqu'un certain lien échoue.
Le fonctionnement fiable des systèmes de stockage d'énergie à hydrogène repose sur la synergie des progrès de la science des matériaux + mise à niveau du contrôle intelligent + raffinement des opérations et de la maintenance. La pré - détermination des modes de défaillance potentiels grâce à l'analyse de l'arbre de défaillance (FTA) combinée à la technologie IOT pour la maintenance prédictive peut augmenter la disponibilité du système à plus de 98%. L'avenir doit se concentrer sur la percée des matériaux de stockage d'hydrogène à l'état solide, la technologie de membrane auto - cicatrisante et d'autres domaines de pointe pour réduire fondamentalement l'incidence des défaillances.