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层流压差式流量控制器在氢能行业的应用,一文详解奥秘!

时间:2026-02-04      点击次数:80

01 产业全景

        氢能作为实现双碳目标的关键能源载体,其完整链条可概括为“制-储-输-用"四大环节,目前正在形成系统化发展格局。


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        在氢能行业中,气体质量流量控制器(MFC)作为保障生产安全、提升工艺效率和产品质量的关键部件,目前已广泛用于对氢气流量进行精密控制的各个环节。

02 严苛需求

        氢气的独特物理性质——分子量小、密度低、易燃易爆,给流量计量带来了多重挑战,在氢能产业链各个关键环节,这些挑战各有不同表现。

        在电解制氢环节,质子交换膜(PEM)和阴离子交换膜(AEM)等电解技术需要纳米级流量控制精度,微小偏差可能导致催化剂效率下降或膜电极损坏。

        同时,绿氢生产依赖波动性可再生能源,要求制氢设备具备“分钟级启动、秒级响应"能力。

        在储运与加注环节,管道输氢面临计量难题。氢气密度极低,会对涡轮流量计转子转动产生较大影响;超声流量计则面临低信噪比、高声速、信号串扰等挑战。

        即使是具有一定优势的科里奥利质量流量计,在测量低密度介质和低压气体时也有局限性,且压损较大。

03 层流压差原理与优势

        面对氢能行业的苛刻需求,基于哈根-泊肃叶定律的层流压差式MFC展现了独特优势。当气体流经精密层流元件形成稳定层流时,其压差ΔP与质量流量Q呈线性正比关系。

图片1

 

        这一物理原理带来了几大核心优势:

        抗干扰能力强,无流量时理论压差为零,消除了热式MFC因环境温度变化导致的热平衡漂移。

        动态响应快,层流元件机械结构简单,内部容积小,压力波传递速度极快,可实现毫秒级响应。

        这些特性正好针对性地解决了氢气测量与控制中的主要痛点。

04 厂商表现

        在层流压差式流量计领域,国内外厂商早已展开布局。

        陕西易度智能科技有限公司(简称:易度)作为国内代表企业,推出了满足氢能行业需求的产品,例如E/EC系列,以及S/SC系列:

        覆盖0.1sccm至5000slpm量程范围的产品,

        测量误差控制在±0.5%读数精度以内。

        该公司产品内置70多种气体数据库,可自动匹配参数,在混合气体或燃料成分波动时仍保持精度。

        国际厂商方面:

        Alicat Scientific 等品牌精度同样可达读数的±0.5%或更高,响应速度达毫秒级,非常适合燃料电池堆测试、实验室研发等需要动态响应的场景。

05 国产化价值

        在氢能产业核心部件国产化进程中,层流压差式MFC的100%国产化具有战略意义。国内企业如易度(陕西易度智能科技有限公司)已实现核心部件自主研发,所有关键组件均为自主设计与制造。


这带来了多重优势:

供应安全有保障,避免了国际供应链不稳定带来的风险;

        定制化响应快,可根据国内特殊需求快速调整产品设计;

        成本优势明显,国产化降低了设备采购与维护成本。

        易度作为国内第—个获得层流压差式CPA资质批准证书的企业,也是有能力生产通用型层流质量流量计的制造商,正在通过国产层流压差式MFC的技术突破弥补空白。

 

知识速递:氢能场景下的MFC应用


工艺环节

具体工艺/场景

主要控制任务与技术要点

应用目的

制氢

电解水制氢

控制电解槽产出的氢气/氧气流量,匹配电源波动,需高精度、毫秒级快速响应及耐腐蚀材料。

保障安全、提升效率、延长电解槽寿命。(当前行业已有痛点)

储运与加注

氢气纯化与压缩

在纯化、干燥、压缩过程中,精确控制工艺气体流量与比例。

确保氢气纯度和压缩过程稳定。

加氢站

控制从储氢罐向燃料电池汽车加注氢气的流量与压力,实现安全、快速的加注。

安全高效加注,满足车辆需求。

用氢

燃料电池测试

在电堆/系统测试台架中,精确模拟不同工况下的氢气供给流量与压力。

准确评估燃料电池性能、效率与耐久性。(易度当前已经有客户)

工业燃烧与处理

在氢气退火炉等工业设备中,精确控制氢气与空气/其他气体的混合比例。

优化燃烧、确保安全、提升产品质量。

SOFC

(固体燃料电池)

辅助系统(BOP)中,精准控制氢气与空气/其他气体的混合比例。

负载变化实时调整燃料和空气流量,保证系统高效、稳定运行,并实现快速启停和故障诊断。

掺氢降碳

精密控制气体配比

节能环保