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氢冷却系统的主要作用是什么？为什么它如此重要？
为了快速给氢动力汽车加油，氢气冷却系统必不可少。由于焦耳汤姆逊效应和氢气汽车储罐中的氢气压缩，氢气在高质量流量下会升温至汽车油箱中氢气储存的最高允许温度以上。因此，氢气在到达汽车前不久会冷却至 -33°C 至 -40°C（T40 协议）。这使汽车中的油箱温度保持在最高允许温度以下（约 85°C）。借助冷却系统，可在 5 分钟内完成加油。
有哪些类型的氢冷却系统？
基本上，氢冷却可分为主动冷却和被动冷却。主动冷却又可进一步细分为直接冷却和间接冷却。
H2 冷却方法
- 直接冷却采用 扩散焊接热交换器来冷却氢气（目前最为常见）。
- 间接冷却使用冷却介质（例如水/乙二醇混合物）作为中间介质来冷却氢气（由于效率低而不推荐）。
- 被动冷却利用氢热 具有高热质量的交换器，使得制冷系统本身变得更小（推荐用于汽车的低B2B填充）。
您可以在下面找到氢冷却可能性的比较表：
H2 冷却类型
加氢站的氢气冷却有何特别之处？
在加氢站冷却氢气时，必须注意加氢机周围的爆炸区域。此时必须相应地选择组件。由于制冷系统通常位于约 20-40 米的距离处，因此此处可以使用常规组件。
此外，系统控制必须经过精心设计，以应对强烈的功率波动，从而确保氢气出口温度保持在温度窗口内。
氢冷却系统的关键性能标准是什么？
最重要的一点是系统本身的冷却能力。这又取决于氢气冷却的类型。如果要连续进行大量 B2B（背对背）加氢或一次加氢需要加大量氢气，则应使用直接冷却系统。该系统需要更高的连接负载，但也能在加氢期间提供更高的冷却能力。另一方面，在加氢间隙期间，功耗将非常低。
加氢站与其他组件的关键接口有哪些？
制冷系统和氢气加气站之间的接口始终是氢气热交换器，其通常位于加气机内部或旁边。
氢气冷却系统的尺寸
一般来说，制冷系统的大小取决于冷却类型。这里区分了三种可能性。
- 通过扩散粘合热交换器直接冷却（目前最常见）。
- 间接冷却，使用冷却介质（例如水/乙二醇混合物）作为中间介质（由于效率低而不推荐）。
- 被动冷却，采用高热容量的氢热交换器，使得制冷系统本身更加紧凑（推荐用于低B2B填充量或低氢燃料添加量的汽车）。
您可以在上表 1 中找到有关冷却系统尺寸的更多信息。
与氢气冷却系统尺寸相关的关键标准有哪些？
确定氢冷却系统尺寸的关键是：
- 所需的温度类别。T40、T30、T20，或单个氢气出口温度
- 加油压力H70（700 bar）或H35（350 bar）
- 加油过程中氢气最大质量流量（g/s）
- 加油过程中氢气平均质量流量（g/s）
- 每小时及每次加氢需加氢气量
- 分配器数量
- 进入 H2 热交换器的最高 H2 入口温度
- 最低和最高环境温度
- 制冷剂的要求，例如 GWP（全球变暖潜能值）限制
- B2B（背对背）加油量
- 冷水机与饮水机之间的距离
- 系统安装国家
加氢站的规模对氢冷却系统规模有何影响？
冷却系统的大小从广义上讲取决于连续进行的 B2B 加氢事件的次数、每次加氢的最大氢气量以及可同时加氢的加氢器数量。
氢冷却系统有多种类型，最推荐的是直接冷却和被动冷却。
使用被动冷却系统时，制冷系统与直接冷却相比较小，因为在加油期间，一些冷却能力存储在具有高热质量的热交换器中。使用这种变体，制冷系统将大型热交换器保持在适合加油温度协议的恒定低温下，例如 T40 协议的 -40°C。该系统适用于少量 B2B 汽车加油。加油期间可填充的氢气量取决于计算。
直接冷却系统的情况则不同。在此系统中，制冷系统通过扩散接合式热交换器将冷却能力立即传递给氢气质量流。
然而，如果要为重型车辆（例如公共汽车或卡车）加油，这些车辆的氢气储罐要大得多，则建议使用直接冷却系统。直接冷却的主要优点是紧凑的扩散接合式热交换器，通常可以轻松安装在加油机中。此外，直接冷却可以长期提供恒定的冷却能力。
可以将制冷系统与多个分配器连接起来。根据要求，所有分配器是否同时运行，这决定了制冷系统的大小和冷却能力。如果两个分配器同时运行，则需要两倍的冷却能力。
下图显示了带有被动冷却系统的氢气加气站模型：
氢燃料站的冷却系统
加氢时加注的氢气量对氢气冷却系统的尺寸有何影响？轻型车辆和重型车辆之间存在差异。
对于轿车等轻型车辆，三种冷却方式均可使用。然而，只有直接冷却和被动冷却是首选，因为间接冷却效率较低。因此，使用直接冷却还是被动冷却仅取决于 B2B 加油次数。
- 大量 B2B 加油 => 直接冷却
- B2B 加油次数较少 => 间接冷却
对于重型车辆，可以采用直接或间接冷却，但直接冷却由于效率更高，显然更受青睐。
现代氢冷却系统是否监测冷却系统尺寸的设计有效性，是否可以调整？
该系统基本上是针对一个工作点而设计的。但是，系统可以根据当前的氢气流量直观地调整冷却能力。冷却能力可以调低至 0 kW。
内容由 Kustec 贡献
KUSTEC 的正式名称为 Kälte- und Systemtechnik GmbH，总部位于奥地利维也纳郊区弗罗因多夫，所有的创新都发生在这里，而办事处则位于美国科罗拉多州。自 2008 年以来，KUSTEC 为全球 250 多个加氢站提供氢气冷却解决方案。全球合作伙伴关系确保了卓越的客户支持。我们的动机是定制氢气冷却解决方案以满足加氢站的需求，创新低能耗的高效系统，并专注于开发低全球变暖潜能的系统。交付前，每个系统都在极端条件下进行测试，以确保其达到设计标准。
最后更新：2023 年 1 月 15 日