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Mars 2013

La lettre d’information de PM Instrumentation sur les Capteurs et Sytèmes de Mesure

Capteur de Pression Hydrogène pour véhicule et pile à combustible.

Capteur de pression Hydrogène pour véhicule

 

La communauté mondiale et les gouvernements continuent de financer le développement de carburants alternatifs pour réduire la dépendance au pétrole et améliorer l'environnement. Ceci a résulté en une amélioration permanente et une activité croissante de l'usage de l'hydrogène. Il est fort probable que l’hydrogène soit le pilier des carburants du futur dans la mesure où il respecte l’environnement. Cependant, la génération et le stockage de l’hydrogène pose des problèmes qui doivent être résolus en assurant une compatibilité matérielle correcte pour la sécurité et la performance.

L’hydrogène constitue l’élément le plus simple et le plus petit et se trouve dans l’eau, les acides, les bases et les composés organiques. L’atome d’hydrogène n’est pas réputé corrosif, cependant si l’atome se sépare en deux ions hydrogènes (deux ions H+), il peut pénétrer dans les diaphragmes en métal fin. Il est important de s'assurer de la compatibilité matérielle en sélectionnant des composants pour les applications de l'hydrogène, car cela conditionne les deux formes majeures de corrosion : la perméation de l’hydrogène et la fragilisation.

 

Les capteurs de pression munis de fin diaphragmes isolants avec des remplissages de fluides sont sujets à la perméation de l'hydrogène. Les ions hydrogène pénètrent le diaphragme et sont piégés dans le fluide de remplissage, produisant des bulles d’hydrogène. Ces bulles dégrader ainsi la performance du capteur de pression. Au fil du temps, l’accumulation d’hydrogène va créer une expansion vers l’extérieur du diaphragme isolant, provoquant des fissures et une défaillance du capteur par perte du fluide de remplissage.

La perméabilité à l'hydrogène agit aussi bien dans les applications d'hydrogène pur que non pur, notamment avec les hautes pressions/températures dans les applications d’hydrogène pur, les réactions de galvanisation telles que l’eau de mer et la vapeur à de hautes températures. Pour réduire la perméation de l’hydrogène dans les diaphragmes fins, les fabricants de capteurs emploient des processus onéreux de plaquage d'or ou de platine.

 

L’hydrogène est à la source d’une autre forme de corrosion, la fragilisation par l’hydrogène qui résulte en une réduction des propriétés mécaniques du métal, provoquant une défaillance du capteur. La sélection des matériaux est très importante et il faut mettre l’accent en priorité sur la compatibilité des matériaux et l'analyse des risques, avant de considérer les services de l'hydrogène. Les facteurs de la fragilisation par l’hydrogène sont l’environnement, l’absorption interne et la réaction chimique en présence des ions hydrogènes.

La vulnérabilité à la fragilisation augmente avec la contrainte de traction, et la robustesse ultime du métal est fonction du niveau de pureté de l’hydrogène. Afin de réduire ou d’éliminer la fragilisation, il faut étudier une sélection de matériaux avec l’épaisseur, la finition de la surface, les joints libres de soudure et les contraintes de conception. Éviter les métaux tels que les aciers inoxydables 410, l’acier 1040, les aciers inoxydables 17-4 / 17-7, et Inconel 718 car ceux-ci sont extrêmement fragilisés dans l’hydrogène. Les métaux tels que les aciers inoxydables 310 et 316 offrent une fragilisation négligeable.

Afin de surmonter les problèmes de perméabilité et de fragilisation, AST propose une gamme complète de capteurs de pression pour les applications d'hydrogène dotés de diaphragmes épais d'une pièce 316L, exempts de joints toriques internes, soudures ou fluides de remplissage. Basés sur la Technologie Krystal Bond™, les capteurs de pression AST s’appuient sur les process MEMs les plus avancés du marché.

 

AST a obtenu l’homologation 79/2009/EC pour deux échelles de pression de ses capteurs de pression, le modèle AST2000 AST et le modèle AST4000 OEM. L’agrément est rendu nécessaire par la Directive européenne sur les composants et systèmes destinés à être installés sur les véhicules à hydrogène.

Notre partenaire est le seul fournisseur de capteurs agréés EC79 dans le monde.

L’homologation 79/2009/EC a été obtenue pour l’échelle 2MPa pour AST2000 et AST4000, utilisés sur les régulateurs contrôlant le débit d'hydrogène vers les cellules à carburant. Sont également homologués les capteurs de pression d’échelle 35MPa, qui sont habituellement utilisés sur les réservoirs d’hydrogènes de classe 3, sur les bus, chariots élévateurs, voitures, machines agricoles, véhicules tout-terrains et système de fourniture d'électricité de secours stationnaires.

Afin d’obtenir les homologations, les capteurs de pression AST ont été testés selon la réglementation EU 406/2010 pour vérifier le respect de la Réglementation EC 79/2009

Avec l’accent croissant placé sur les technologies vertes et la durabilité au niveau mondial, l'hydrogène est sérieusement considéré comme un système de carburant propre alternatif pour motoriser le transport de surface.

 

   

 

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