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一种新的基于传感器的结构监测系统将能够持续监测高压氢气罐，它的创造者说，这有可能提高氢燃料汽车的安全性。
该系统旨在揭示肉眼无法检测到的内部损坏，是德国达姆施塔特弗劳恩霍夫(Fraunhofer)结构耐久性和系统可靠性研究所(LBF)及其合作伙伴HyMon研究项目的一部分。
最新的燃料电池汽车在加压罐中以气态形式携带氢，最高可达700巴。弗劳恩霍夫的一份声明称，定期维护是强制性的，但每两年一次的氢罐检查只包括外部外观检查。
储罐由轻质的纤维增强复合材料(FRC)制成，需要在加氢和抽氢引起的反复应力或碰撞等损坏情况下保持完整性。
然而，弗劳恩霍夫研究小组表示，目前用于检查外部损坏的目视检查无法检查储罐的完整性。研究人员正在开发结构健康监测(SHM)系统来解决这个问题。
研究的重点是声发射传感器。如果一根碳纤维在压力箱中撕裂，就会产生声波并穿过纤维传播。传感器能够探测到这种高频声波，从而确定断裂纤维的数量。
研究员Johannes Käsgen说：
“特殊的载荷情况，如追尾碰撞，会损坏储罐的局部区域，导致许多纤维在很短的时间内断裂。”
“测量信号由评估电子设备处理，以提供有关储罐健康状况的信息。”
检测纤维断裂的算法和方法正在弗劳恩霍夫LBF开发。其中包括声波频率分析。Käsgen说：“如果纤维断裂的速度突然增加，这表明氢气罐的使用寿命已经结束。”
SHM系统的一个目的是为服务和维修提供数据。弗劳恩霍夫LBF的一位科学家Käsgen说：“举个例子，我们的技术为德国技术检查协会(TÜV)的检查员提供了事故发生后储罐受力的客观信息，使他们能够客观地决定是否可以重复使用或需要更换。”该系统还可以帮助降低维护成本，并确保储罐在整个使用寿命期间安全使用。
应变传感器也被集成到储罐中，可以连续或定期自动监测应变。与传统的应变传感器不同，玻璃纤维特别适合监测碳纤维增强塑料，因为它们对高材料应变和负载循环具有弹性。
来自应变传感器的测量数据首先用于验证压力罐的计算模型，然后提供洞察在整个罐的使用寿命中材料行为如何变化的信息。
研究小组正在研究结构监测需要多少个传感器，它们需要放置在哪里，以及哪种粘合剂最适合将它们附着在氢气罐上。测试车辆将配备传感器和车载结构监控，然后通过虚拟碰撞和现实测试装置进行验证。
合作的目标是将整个系统发展成为未来的标准监测系统。
（素材来自：Fraunhofer 全球氢能网、新能源网综合） |
