Le système de ravitaillement pneumatique en hydrogène est un dispositif utilisé pour ravitailler en hydrogène à partir d'équipements de stockage dans des véhicules à pile à combustible à hydrogène, des réservoirs de stockage d'hydrogène ou d'autres équipements utilisant de l'hydrogène. Le système doit fonctionner de manière sûre et efficace dans des conditions de haute pression et intègre généralement plusieurs composants pneumatiques et de contrôle. Ce qui suit fournira une explication détaillée des différents composants du système et de leurs principes de fonctionnement.
La pompe de surpression d'hydrogène est la partie centrale du système de ravitaillement en hydrogène, utilisée pour élever l'hydrogène de basse pression à une haute pression adaptée au ravitaillement. La pompe de surpression d'hydrogène de type piston à gaz comprime l'hydrogène gazeux à une pression plus élevée grâce au mouvement alternatif du piston. Généralement utilisée pour les applications à haute pression, elle peut comprimer l'hydrogène gazeux à 45 MPa et 100 MPa, et est utilisée pour ravitailler les systèmes d'alimentation en hydrogène à des niveaux de 35 MPa et 70 MPa. Les performances de surpression de la pompe de surpression affectent directement la vitesse de remplissage et l'efficacité du système de remplissage, et la pompe de surpression d'hydrogène la plus adaptée doit être sélectionnée en fonction des besoins.
Le système de contrôle de pression du système de ravitaillement pneumatique en hydrogène est utilisé pour gérer le débit d'hydrogène, garantissant que la pression de l'hydrogène est maintenue dans une plage de sécurité pendant les processus de stockage, de compression et de ravitaillement. Les capteurs de pression peuvent surveiller la pression dans la canalisation d'hydrogène en temps réel, garantissant qu'il n'y a pas de fluctuations de pression excessives ou insuffisantes pendant le processus de ravitaillement. En cas d'augmentation anormale de la pression, la soupape de sécurité s'ouvre automatiquement pour libérer l'excès de pression et éviter d'endommager les canalisations ou l'équipement.
Les réservoirs de stockage de gaz sont utilisés pour stocker l'hydrogène gazeux à haute pression, généralement après qu'il a été comprimé et stocké, prêt à être fourni aux véhicules ou à d'autres équipements. La conception des réservoirs de stockage de gaz doit répondre aux exigences de sécurité dans des conditions de haute pression. Les types courants de réservoirs de stockage de gaz comprennent les réservoirs de stockage de gaz en acier, qui sont des réservoirs de gaz haute pression traditionnels avec une forte durabilité mais un poids plus lourd. Les réservoirs de stockage de gaz en matériaux composites sont fabriqués à partir de matériaux légers à haute résistance tels que la fibre de carbone, qui peuvent supporter des pressions plus élevées et sont plus légers. Ils sont généralement utilisés pour le stockage d'hydrogène dans les appareils mobiles. Le réservoir de stockage de gaz doit être régulièrement inspecté et entretenu pour garantir son fonctionnement sûr sous haute pression.
Le contrôle du débit du système de ravitaillement en hydrogène est crucial, en particulier sous haute pression. Une vitesse de ravitaillement excessive peut entraîner une augmentation rapide de la température, ce qui présente un risque pour la sécurité. La vanne de régulation de débit est utilisée pour réguler le débit d'hydrogène gazeux, garantissant un processus de remplissage fluide et sûr.
Les systèmes de ravitaillement pneumatique en hydrogène intègrent généralement un système de contrôle et de surveillance automatisé, principalement utilisé pour gérer l'ensemble du processus de ravitaillement, notamment :
Contrôle d'automatisation : paramètres de contrôle tels que la compression, le débit, la pression et la température de l'hydrogène gazeux via un contrôleur logique programmable (PLC) ou un autre système d'automatisation.
Surveillance en temps réel : collecte de données via des capteurs, affichage et enregistrement d'informations en temps réel telles que la pression, la température et le débit de l'hydrogène pendant le processus de ravitaillement.
Détection de défaut et alarme : une fois qu'une pression, une température ou un débit anormal est détecté, le système déclenche automatiquement une alarme et prend des mesures de sécurité, telles que l'arrêt du ravitaillement ou la libération de pression, pour éviter les accidents.
L'hydrogène est un gaz hautement inflammable, surtout sous haute pression. Par conséquent, le système de ravitaillement pneumatique en hydrogène doit avoir une conception stricte de prévention des fuites, avec des dispositifs de détection des fuites surveillant les emplacements de fuite possibles grâce à des capteurs d'hydrogène, fermant rapidement les vannes et activant les dispositifs d'échappement d'urgence. Arrêtez automatiquement la transmission de gaz hydrogène lorsque des anomalies ou des fuites du système sont détectées pour éviter d'autres fuites.