氢气实现碳中和，氢气传感器实现氢能安全- 大数跨境

慧闻科技

2024-07-15

导读：近年来，全球范围内极端气候灾害如极端高温、森林大火和洪灾频发，突显出气候变化对人类经济、社会和生命安全的严重威胁

近年来，全球范围内极端气候灾害如极端高温、森林大火和洪灾频发，突显出气候变化对人类经济、社会和生命安全的严重威胁。为了应对这一全球性挑战，绝大部分国家已达成共识，即到本世纪中叶抛弃化石燃料，实现碳中和目标。在能源系统的全面革新中，氢气作为一种清洁高效的能源，将扮演举足轻重的角色，也将带动配套设备的重大革新。

氢能的崛起：实现碳中和的关键角色

气候变化发生的原因是人类在两百年内密集排放了地球数百万年累积的碳元素，导致二氧化碳浓度急剧升高，温室效应加剧。为应对这一挑战，最关键的举措是放弃煤炭、天然气和石油等化石燃料，转向无碳排放的新能源。

在这个日益电气化的时代，风电和光伏无疑将成为替代化石燃料的主要力量。然而我们仍面临一些风电、光伏难以独自解决的挑战。例如，在工业生产领域存在大量以碳基材料为原料的工艺，会导致碳排放的增加；货车、船、飞机等大型移动源难以依赖电力；此外，风电和光伏的能源输出受天气条件影响，具有不稳定性。

此时，氢气以高热值、高还原性特点，展现出巨大潜力。它不仅能够在工业生产中取代大量碳基原料，例如氢能炼钢、绿氢合成甲醇、氨等；还能为重载车、轮船和飞机提供足够的动力。值得一提的是，电解制氢技术还能利用富余的风电光伏，平抑电网的峰谷，保障供电稳定。

据国际再生能源总署IRENA估计，在将全球升温控制在1.5摄氏度以内的背景下，到2050年，氢及其衍生物有望满足全球最终能源消耗的14%，这无疑是实现碳中和战略中的关键一环，具有举足轻重的地位。

氢能产业已经成为新经济发展的原动力

在氢能巨大潜力的吸引下，全球主要经济体正积极开展对氢能产业链的投资。

欧盟于2020年发布的《欧盟氢能战略》将绿氢视为交通、运输、化工、冶炼等行业低碳转型的关键，并在全产业链各环节部署了840个相关项目。

美国能源部于2023年发布了《国家清洁氢能战略和路线图》，提出了加速清洁氢能生产、加工、交付、存储和使用的综合发展框架，设定了到2030每年生产1000万吨清洁氢，到2050年则提升至每年生产5000万吨清洁氢。

与此同时，中国在2022年发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中，明确提出了推动氢能全产业链发展的目标，并鼓励在交通、工业、能源等领域广泛应用。

根据麦肯锡预测，氢能产业将在未来几十年内迎来爆炸式增长，预计到2050年，氢能产业市场规模将达到约1.4万亿美元，涵盖生产、运输和使用等多个环节。氢能作为一种清洁、高效的能源，将为全球绿色经济发展注入新动力。同时，氢能设备的研发和应用也成为当前最热门的投资领域之一。

氢气应用所面临的技术安全挑战

氢气作为非常规能源，在其制备、运输、使用的各个环节中，都对现有的设备安全体系提出了挑战。

氢气安全主要依靠氢气传感与检测，从制氢站、储氢站、氢输运、加氢站和用氢端都需要对氢气进行监测和预警，随着氢能产业的发展，氢气传感器必将迎来大规模发展和普及。

在氢能源车领域中，氢气传感器是氢燃料电池汽车安全系统不可或缺的必要部件，可监测氢燃料电池汽车内的氢气浓度，当检测到氢气浓度超过安全范围时，氢气传感器会及时发出报警信号，整车系统会立刻做出相应的断电安全保护措施，确保车内乘客安全。

氢气浓度：氢燃料电池需要精确的氢气供应，以维持其正常运行和高效发电。氢气传感器被用于氢气监测浓度，以确保氢气供应的稳定性和安全性。传感器会测量氢气，并将这些信息传递给控制系统，以实现动态调整和控制。
氢气泄漏检测：氢气是一种高度可燃烧的气体，如果发生泄漏，可能导致火灾或爆炸。因此，在氢气燃料电池系统中安装氢气传感器，用于及时检测和报警氢气泄漏。一旦传感器检测到氢气泄漏，它会发出警报，以促使采取相应的安全措施。
系统安全性：氢燃料电池系统的安全性是至关重要的。氢气传感器可以用于监测系统中的流量浓度，以确保系统的安全性。如果流量浓度超过安全阈值，传感器会发布警报，识别潜在的危险。

此外，氢气传感器还可检测汽车排放尾气中的氢气浓度，实时分析电堆的性能和反应程度，从而及时调整来实现汽车的安全高效运行。

慧闻科技研发的MEMS催化燃烧式氢气传感器SRO1012是一款符合车载标准的基于MEMS微热板工艺制备的氢气传感器，相比传统的电化学式、催化燃烧式、半导体式氢气传感器，它具有更快的响应速度、更长的使用寿命、更宽的测量范围，可以实现氢气泄露快速报警、氢气浓度实时检测和监控，满足氢能行业对氢安全，储能行业对锂电池安全的需求。实现氢气传感器在锂电池热失效监测、氢能汽车安全监测、制造业氢气应用检测、发电厂发电机冷却剂泄露检测等不同场景的示范应用。

不同类型氢气传感器具有各自的优缺点，仍然存在未开发的领域和关键挑战。新兴氢气传感器的发明和使用，也进一步推动了氢经济的发展。新兴氢气传感器的前景非常广阔，将大规模应用于氢能源汽车、加氢站等氢产业链中。

总结

随着全球对碳中和目标的共同追求，氢能无疑将在未来的能源革命中扮演至关重要的角色。氢能以其独特的优势和广泛的应用前景，正在逐步成为推动全球绿色经济发展的重要力量。面对氢能产业带来的挑战与机遇，慧闻科技以其创新技术为我们展示了氢能安全应用的新可能。

慧闻科技具备完整的氢气气体传感器研发、生产能力，并以规范化的管理持续满足顾客不断变化的需求，相继通过各类质量管理体系认证和RoHS认证等，在氢气安全检测领域能够提供成熟的技术产品和解决方案。

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企业简介

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苏州慧闻纳米科技有限公司是一家专业从事智能传感器研发、生产和销售，同时提供人工嗅觉与压感解决方案的国家级高新技术企业。公司于2014年由具有多年传感器研发和应用经验的前美国宇航局科学家团队成立，目前已研发出针对多种有毒有害气体传感器芯片及相应的检测模块，在江苏昆山和浙江湖州分别建成了MEMS气体传感器、热电堆温度传感器、柔性压力传感器、红外CO2传感器模组、激光PM２.５传感器生产线。公司开发的用于锂电池安全监测模块和集成气体、烟感和温度的多合一电池安全监测设备也广泛用于储能电站和新能源工程车等领域。

目前公司与中科院、清华等单位共同承担了5项国家重点研发项目，与姑苏实验室合作开展人工嗅觉平台研发项目，公司主要负责新型低功耗智能传感器的研发；公司还入选工业信息化部家电智能控制部件及算法“一条龙”应用示范参与单位，所属环节为元器件，主要工作是基础元器件性能、可靠性提升，这也标志着慧闻科技智能气体传感器成为国家新型战略产业链、供应链中关键的基础元器零部件。