微量氢气检测

还有不到1个月，北京冬奥会就要开幕了。1月6日，国内首座站内氢气检测实验室——中国石化西湾子氢气检测实验室今日在河北崇礼正式投运。该实验室能完成燃料电池氢气的13项典型指标检测，将为保障冬奥会氢能质量安全可靠提供有力技术支撑，助力“绿色冬奥”。据了解，车用氢燃料电池对氢气质量要求很高，氢气的质量直接关乎车辆的使用性能和寿命。于2019年7月实施的国家标准GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池车用燃料氢气》要求氢气纯度为99.97% ，且对氢气中的一氧化碳、甲醛等13项杂质含量都有严格的规定和限制，如下表所示：中国石化西湾子氢气检测实验室于2021年9月立项，2021年12月完成验收，占地面积约40平方米，拥有气相色谱仪、光腔衰荡仪等专业检测仪器5台，从站内加氢枪取样到完成典型指标检测，整个过程仅需2小时。目前该实验室已具备燃料氢气中杂质分子的鉴别和检测能力。建设过程中，中国石化集团公司及所属石油化工科学研究院开发出适用于高纯氢气中微量杂质的检测方法，形成了完整的覆盖国家标准严格规定的13项杂质分析方法。中国石化河北崇礼西湾子加氢站是中国石化4座服务冬奥加氢站之一，距离冬奥会张家口赛区仅15公里，是进入赛区的重要交通枢纽。该站日供氢能力1000公斤，设有加氢机两台，可同时满足35兆帕、70兆帕氢燃料电池汽车加注需求。冬奥会期间，该站将为35兆帕氢能公交、70兆帕氢能中巴车等冬奥用车提供服务，同时还可服务物流卡车、氢能清扫车等多种氢能车辆。作为北京冬奥会的官方合作伙伴，中国石化致力于提供洁净能源，助力“绿色冬奥”。2020年3月，建成投产燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目，已向北京及周边市场供应高纯氢超260吨；2021年9月，投营4座服务冬奥加氢站。2020年11月，推出“爱跑”系列全新一代环保高标准汽油；2021年10月，在冬奥会北京赛区布局30座油品保供站、29座LNG加气站，在河北赛区布局19座油品保供站，保障冬奥会期间油气供应。2021年12月，提前两个月在北京全面供应品质更高的京6B汽柴油，助力首都的天更蓝、水更清，用“洁净能源，为冬奥加油”。此外，中国石化还为北京冬奥会和冬残奥会火炬“飞扬”披上碳纤维“外衣”，冬奥火炬筒身是由中国石化上海石化研发的“黑科技”新材料碳纤维复合材料制成，具有“轻、固、美”的特点，能够实现在高于800摄氏度的氢气燃烧环境中正常使用，助力“绿色冬奥”；冬奥会安保民警防寒衣装的保暖“内芯”70%是采用中国石化仪征化纤研发生产的新材料制成，为冬奥加油“保暖”。

2024年07月24日，全国氢能标准化技术委员会发布5项氢能国标，并于2024年11月1日实施。此次发布的质子交换膜燃料电池汽车用氢气的5项标准包括4项检测标准和1项采样标准，如下表。#标准号标准中文名称发布日期实施日期1GB/T 44242-2024质子交换膜燃料电池汽车用氢气 无机卤化物、甲酸的测定 离子色谱法2024/7/242024/11/12GB/T 44243-2024质子交换膜燃料电池汽车用氢气 含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定 气相色谱法2024/7/242024/11/13GB/T 44238-2024质子交换膜燃料电池汽车用氢气 氦、氩、氮和烃类的测定 气相色谱法2024/7/242024/11/14GB/T 44244-2024质子交换膜燃料电池汽车用氢气 一氧化碳、二氧化碳的测定 气相色谱法2024/7/242024/11/15GB/T 44262-2024质子交换膜燃料电池汽车用氢气采样技术要求2024/7/242024/11/1（1）氢气中无机卤化物、甲酸的测定采用离子色谱法；（2）氢气中含硫化合物、甲醛和有机卤化物的测定采用预浓缩-气相色谱-硫化学发光检测器/质谱检测器联用法；（3）氢气中氦气、氩气、氮气和烃类组分含量的测定采用气相色谱-热导检测器/火焰离子化检测器法（4）氢气中一氧化碳和二氧化碳含量的测定采用气相色谱-氦离子化检测器。（5）《质子交换膜燃料电池汽车用氢气采样技术要求》规定了质子交换膜燃料电池汽车用氢气采样的设备、采样前准备、采样步骤、采样记录的要求，适用于压力等级不大于70 MPa的加氢站中氢气的采样，质子交换膜燃料电池用氢气的生产、储运场所中氢气的采样参照执行。此5项标准的发布，进一步规范了氢能行业中氢气的质量标准与检测方法，有助于提升整个行业的安全性和可靠性，为氢能的大规模应用奠定了坚实的基础。随着氢能产业在全球范围内的快速发展，建立统一、明确的技术规范显得尤为重要。这些新标准不仅明确了氢气的品质要求，还详细规定了相关的测试程序和评估方法，确保氢能产品和服务能够满足高标准的安全和性能要求。此举对于促进氢能产业链上下游企业的协同发展具有重要意义，并将加速推动氢能技术在交通、工业等领域的广泛应用，助力实现低碳环保的能源转型目标。

&ldquo 氢&rdquo 松解决检测烦恼 　　英福康新一代氢气泄漏检测技术助力汽车业提高生产效率 　　全球汽车行业更新换代速度不断加快，竞争愈发激烈。为了抓住市场脉搏，满足业界客户越来越严格的要求，无论汽车整车制造商还是零部件供应商都在不断对自身进行调整，最大限度提高生产效率。而如何在生产速度快速提高的同时，有效保证产品质量，成为各大厂商急需解决的棘手问题。在质量检测工序中，汽车零部件气密性的检测是众所周知的难点，排除故障所需的时间也较长。为了帮助汽车行业解决这个难题，英福康长期致力于开发新一代泄漏检测技术。如今，氢检测技术经过多年的发展已完善成熟。采用氢气泄漏技术可在提高生产效率的同时，及时有效地检测出气密性不达标的瑕疵品，因而备受华晨宝马等国际整车品牌的青睐。 　　氢气作为检测气体 　　氢气，更准确的说是一种由5%的氢气(H2)和95%的氮气(N2)组成的合成气体，是氢检测技术中的主角。这种合成气体不仅无毒、不易燃烧，而且成分稳定，很难与其它材料表面的惰性气体发生化学反应。在焊接等工序中，它能够有效防止金属表层氧化，通常被作为保护气体使用，并且符合国际ISO10156:2010标准。由于它生产简易、价格低廉(1000升只需机几欧元)、运输和储存方便，在工业上的使用非常广泛。 　　此外，决定它成为检测气体的最重要原因是：氢分子在的大气中含量微乎其微。通常，在一千万个大气分子中，能找到的氢原子大约只有5个，相当于0.5ppm。这意味着如采用氢气作为检测气体，一旦零部件存在漏孔，检测仪就可快速检测出氢分子数量的大幅度增加。正因如此，氢气取代了很多传统检测介质，越来越广泛地在工业界被作为检测气体使用。 　　氢检测技术在汽车行业中的价值 　　传统汽车零部件气密性检测方法有很多种，比如在水槽中水检以及使用喷雾剂检测等方法。和这些传统方法比较，氢气检漏技术的优势显而易见。由于传统检漏方法通常采用液体为检测介质，这就使得零部件在检测后，不得不再经过一道烘干工序。而为了防止表层腐蚀，很多装有敏感电子元件的关键性零部件，比如变速箱，根本不允许和液体发生接触。 　　压低时间成本 　　传统检漏方法不仅工序复杂，也非常耗时。比如在汽车引擎的泄漏测试中，通过水检的方法检测员可以快速检测到一个轻微的5 x 10-2 mbar l/s的泄漏率，但是要找到漏孔的确切所在，则需要耗费多达几个小时的时间。检测的难度是由汽车引擎内部复杂的结构造成的，如果泄漏点在连接部位或狭窄的角落里，它将很难被检测出来。另外，由于水的表面张力，小气泡通常无法形成，导致较小的漏孔很难被发现。如此一来，作为一项纯粹的需要眼力的工作，检测结果完全取决于检测员的经验和关注度。由于生产线不能因为瑕疵品暂停运行，所以一旦检测出泄漏率，工人们就必须把泄漏的发动机搬运到下游的工作站进行漏孔定位检测。这样既需要人工，也浪费时间，对厂家而言，成本将大大增加。使用氢气泄漏检测方法，漏孔通常只需几分钟就能被准确定位。算下来，它比传统方法的速度快了平均10倍左右，能够很快的收回投资成本。MAN集团GE发动机部门的工厂设备组装规划师Peter Tripp先生表示：&ldquo 氢检测法帮助我们节省了五到十倍的时间，使我们的生产效率得到显著提高。过去我们得花费几个小时才找到漏孔，有时甚至无法准确定位漏孔的位置。而现在通过氢气检漏技术，我们只需要10到20分钟就能完成一台发动机的泄漏检测和定位。&rdquo 　　操作简易 　　氢检漏技术的实际运用非常简易。检测员只需将组合气体增压导入测试部件内部，然后通过敏感度高的氢传感器探头在部件表面几厘米处进行检测。一旦出现泄漏情况，氢传感器就会检测出氢分子含量超标，并且发出视听信号警告检测员。氢检测技术不仅能定位漏孔的位置，检测仪器还可以根据氢分子含量的多少，确认漏孔的的大小。稳定的混合气体也不会和被检测的零部件发生化学反应，杜绝表面腐蚀现象的发生。 　　泄漏率量化的重要性 　　氢检测能够根据泄漏率的多少来确定漏孔的大小，这一功能给汽车零部件的检测带来了诸多便利。在检测零部件标准泄漏率已知的情况下，通过量化实际泄漏率，能够判断出泄漏是属于由设计和技术条件导致的正常泄漏，还是属于不合规格的非常规泄漏。通过对泄漏的量化功能，氢检验技术能直接检测出不合格产品，从而加快返工的时间。 　　氢检测与其他检测方法的关键区别 　　决定一个泄漏检测仪器是否成功的关键是传感器的质量和灵敏度。如英福康在Sensistor ISH2000检测仪上采用的先进传感器和创新的软件，就让氢传感器具备了高效选择和快速的准备时间。高效选择功能保证了检漏结果不会受到检测气体以外含氢化合物的影响，例如在工厂车间里通常使用的润滑剂，溶剂等。快速的准备时间是指氢传感器检测到漏孔报警之后，传感器使氢饱和归零所需要的时间。只有在归零之后，传感器才能继续检测。所以说，归零时间越迅速，等待时间越短。集成、坚固的设计，灵活简易的操作和近乎零维修的质量，都是组成氢检测优势的不可或缺的因素。 　　低投资成本+低运营成本=成本高效 　　在实际的工业应用中的氢泄漏检测可以灵活使用在包括燃油和排气系统中的储罐、管道和阀门，机油系统和汽缸的冷却系统，以及变速箱和离合器等各种汽车零部件上。使用氢泄漏检测能够让对厂家在后期加工线(如干燥箱等)的昂贵的投资和运营成本成为过去。此外，检测结果质量的提高也对生产带来了非常积极影响。次品、投诉和保修索赔的现象显著减少，也大大降低了相应的管理成本。来自Grammer AG的Georg Strecker先生是一名质量规划师，他表示：&ldquo 氢泄漏检测设备的使用是一个巨大的成功。我们已经朝着我们交货&lsquo 零瑕疵&rsquo 的方向迈进了一大步。氢检测技术也让我们客户满意程度达到了一个新的高度，并且大幅度的减少了索赔费用。&rdquo 　　展望批量泄漏测试 　　在生产线集成泄漏检测中，现今最常用的方法仍然是压力衰减发(或压降法检测)。检测出的瑕疵部件将被调出并返工。但这种方法通常不够准确。因此，根据不同生产线的的要求，有两种自动化的选配方案，来提高效率，展示测试结果的可再现性。如果厂家只需要检测出零部件是否气密，那么他可以选择在累积室里使用的集成气体测试。这种方法可以在不影响测试结果再现性的情况下，实现对温度高而表面潮湿的零部件进行检测，而采用压力衰减法必须将零部件进行降温和干燥处理。而如果厂家对确定漏孔位置和泄漏性质有要求，那么他应当选择结合了泄漏检测和漏孔定位两个工艺步骤的全自动化泄漏检测系统。行业领军品牌INFICON为汽车行业提供带有氢传感器探头的机器人手臂，通过模式编程对零部件进行全自动检测。氢检测法的种种优点，加上全自动的解决方案，缩短了装配和检测时间，从而进一步提高工作效率。 AP57 w 发动机 英福康产品可用于多处汽车零部件的检测 ISH2000 w 检测仪 　　关于英福康 　　英福康(INFICON)是世界领先的检漏仪器仪表的开发商，制造商与供应商。其检漏仪被广泛应用于生产和质量监控中有较高难度的工业流程中。英福康的主要客户有制冷和空调设备的制造商与服务商，汽车制造商和汽车零部件供应商，半导体行业以及检漏系统集成商。全球几乎所有重要的汽车制造商及零部件供应商是英福康的客户，其中包括安全气囊、空调及元件、油箱、喷油器系统、各种流体容器生产商等。 　　作为英福康控股(总部位于瑞士)的一个分支，检漏业务部门使用了英福康控股的其他下属业务部门的产品，如质谱仪和真空控制设备。在2006年，英福康 &ldquo 智慧科技(Wise Technology)&rdquo 专利的应用，为示踪气体检漏技术带来了革命性的创新。在2011年，英福康收购了Pfeiffer Vacuum(前身为Sensistor的下属部门)公司的氢泄漏检测技术。 　　英福康在检漏领域拥有50多年的经验。它通过在科隆(德国)，查斯(列支敦士登)，林雪平(瑞典)，雪城(美国)和上海(中国)地区的生产据点，在重要工业国家的销售办事处，以及与销售伙伴组成的广泛销售网络来进行产品的全球销售管理和支持。在2011年，在全球范围内，英福康实现了3.15亿美元的收益，拥有员工约950名。INFICON在 SIX 瑞士交易所上市，代号为IFCN。 　　英福康在中国 　　英福康(中国)是英福康集团在中国的全资分公司，于2006年在中国上海投资设立了制造工厂，并在北京、上海、广州、香港分别设有销售办事处。英福康在中国同步提供集团所有系列的创新产品，并响应中国客户的生产要求，确保为综合性的销售、培训、应用支持和维修服务提供本地化的支持。截至2012年年中，英福康在中国的员工人数超出 100人。英福康在中国发展迅猛，并计划伴随中国市场的不断发展进一步扩大。 　　了解更多关于英福康的信息，请浏览：http://www.inficonautomotive.com/zh/index.html