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什么是氢气阀门？
氢气阀门是各种氢能应用中使用的关键安全部件。氢气阀门控制系统内氢气（液体/气体）的流动，从而在紧急情况或泄漏时关闭系统。氢气阀门的设计必须适应氢气阀门所经受的极端操作条件，例如高压、极低温度，有时还有过度振动。这强调了阀门的可靠性和性能标准。同时，阀门还必须在整个预期使用寿命期间符合安全要求。
因此，根据要求和应用选择正确的阀门对于各种氢气系统的安全稳定运行至关重要。
有哪些类型的氢气阀门？
市场上有不同类型的氢气阀门，适用于不同的用途。
a) 氢气针阀
氢气针阀用于调节通过设备或系统的气体或液体氢气流量。它们用于精确控制流量。之所以称为针阀，是因为阀门的一端有一个类似针形的内部小柱塞。这部分位于机械或管道内，看不见。柱塞的另一端有一个手柄，称为手轮，用于轻松精确地旋转阀门。
在关闭状态下，柱塞与阀座完全贴合，阀座是被调节设备的一部分。但是，当阀门旋转时，柱塞和阀座之间的间隙会变宽。这样物质就可以通过针阀。您可以使用各种执行器手动或自动调节针阀。通过自动化设备控制针阀有助于系统阀门的最佳运行。
b) 氢气球阀
氢气球阀通常是截止阀，通过旋转球控制系统中的流体流动。旋转球的中心设计有一个孔或孔，可以允许或阻止流体流动。球安装在两个阀座上，并有一个轴，将其连接到旋转球的控制机构。因此，球阀可以手动或自动控制。
在打开状态下，与球连接的控制杆臂与管道平行，流体可以流过系统。当控制杆臂旋转四分之一圈（90 度）时，它会垂直于管道移动，阀门处于关闭状态。球阀可以有多个端口，即阀门中的开口。这取决于应用。
c) 氢气止回阀
氢气止回阀是单向阀，只允许流体沿一个方向流动，从而防止系统中流体反向流动。为了使止回阀打开并允许流体流动，入口和出口之间应有一个最小上游压力。这个最小上游压力称为止回阀的“开启压力”。如果上游压力低于开启压力或存在背压，则会导致止回阀关闭。
d) 氢气泄压阀
氢气泄压阀是一种安全装置，用于在系统压力超过规定设计压力或最大允许工作压力时保护系统。因此，当系统压力超过设定压力时，阀门会自动升起并允许介质流动，从而释放压力。一旦系统压力降至回座压力以下，阀门就会关闭。因此，泄压阀对于防止过压事件和设备故障非常重要。
e) 氢气流量控制阀
氢气流量控制阀也用于控制系统中的流体流动。氢气控制阀在功能上类似于针阀，这意味着它可用于精确控制流量。在关闭状态下，它会阻止流动，随着阀门逐渐打开，流量也会增加。但针阀和流量控制阀之间的主要区别在于，针阀在两个方向上控制流量（双向），而专用流量控制阀仅在一个方向上控制流量（允许相反方向的自由流动）。
f) 氢气截止阀
氢气截止阀通常设计为氢气电磁阀。这种类型的阀门用于安全地停止或继续系统中介质的流动。它由两个部件组成：阀体和控制装置。控制元件确保阀门按要求打开和关闭。当一切正常时，介质会平稳地通过阀门。但是，当出现任何异常情况（例如流体过度膨胀等）时，控制装置会关闭阀门内的流道。因此，它的工作原理类似于电开关，可以完全停止流动或完全允许流动。在用作氢气隔离阀的情况下，截止阀可用于隔离氢燃料回路的各个部分。
g) 氢气低温阀门
氢低温阀门主要用于温度极低的区域，这种阀门可以承受极端低温并有效运行。它通常用于 -150°C 以下的流体调节。低温阀门通常保持自然关闭状态，以保证低温气体或其他介质的安全。随着压力的增加，低温阀门被推到打开位置，使气体或其他介质能够轻松流过。当压力再次降低时，阀门会回摆，并用特殊的金属阀座气密关闭装置密封，以防止任何泄漏。
低温阀门通常采用低热膨胀系数材料制成，例如不锈钢或黄铜，以防止阀门在低温下变脆和破裂。设计中还增加了加长阀盖和绝缘材料等设计，以最大限度地减少热传递，并将阀体和其他部件的温度保持在低温下。
h) 氢气截止阀
氢气截止阀使用可移动的塞子/圆盘型元件和固定的环座来调节管道中的流体流动。这些阀门通常安装在球形阀体内，因此得名“截止阀”。它不是双向阀。截止阀通过使用圆盘（一种阻塞材料）来限制管道中液体的流动。
顺时针旋转手柄轮会导致阀杆和阀塞向下移动，将阀塞牢固地定位在两个阀座之间，从而形成完全密封，防止任何流体泄漏。相反，逆时针旋转手柄轮会导致阀杆和阀塞向上移动，将阀门从关闭位置打开，并允许流体流过截止阀。
i) 氢气压力调节器
氢气压力调节器对于控制和降低氢气压力至关重要，可将高压源的压力降低到较低且更易于管理的压力。这些调节器由入口、隔膜或活塞机构和出口组成。当高压氢气进入调节器时，内部压力受到监控。如果压力超过所需设定值，隔膜或活塞机构会进行调整以限制气体流量，从而保持出口处稳定且易于管理的压力。这使得调节器能够调节气体流量并将压力保持在所需范围内，即使在入口压力波动的情况下也是如此。因此，氢气压力调节器有助于氢基系统和应用的安全可靠运行。
j) 氢气罐阀门
氢气罐阀门是控制氢气进出氢气储罐或气瓶的重要部件，由阀体、阀杆、阀座、执行器等组成，可手动或自动操作。
在填充过程中，阀门允许氢气从供应源流入储罐，确保达到所需的填充压力。当从储罐中排出氢气时，阀门有助于控制气体的释放，将其引导至预期应用或下游系统。它们还结合了压力释放装置或爆破片等功能来处理过压情况。这些安全机制有助于释放过大的压力，防止潜在危险并保持储罐的完整性。
此外，为低温或高压储氢而设计的氢气罐阀门考虑了氢气在此类条件下的独特性质和要求。它们可能包括温度压力释放装置 (TPRD)，可在特定温度阈值下安全释放气体，以及过流阀，可在管道破裂时限制最大流出量。
k) 阴极隔离阀
阴极隔离阀是燃料电池系统阴极路径中使用的专用阀门。它们通常安装在连接电解器阴极室和电解液供应或再循环系统的管道或管子中。这些阀门用于隔离或控制电解器阴极室中电解液的流动。当系统关闭时，它可确保燃料电池堆的入口和出口密封。这可保持燃料电池堆内的一致状态，防止过早老化并实现快速系统重启。阴极隔离阀包括故障安全功能，可在必要时安全关闭燃料电池堆。它还包含一个电动执行器，可精确调节质量流量和燃料电池堆压力，从而实现高效、安全的运行。
l) 氢气压力电磁阀
氢压电磁阀是一种机电操作设备，用于控制氢气流量。这些阀门采用电磁线圈产生磁场来移动阀门内的柱塞，从而打开或关闭阀门。它们以紧凑的设计而闻名，通常用于需要精确控制流体流量的应用。氢压电磁阀具有多种优势，包括快速安全的切换、低能耗、高可靠性以及与基于氢的应用的兼容性。
氢压电磁阀的工作原理主要有两种：直动式和先导式。在直动式电磁阀中，电磁线圈产生电磁力，直接移动柱塞以打开或关闭阀门。柱塞的运动完全基于磁场。另一方面，先导式电磁阀利用辅助先导阀和磁场。当电磁阀启动时，先导阀打开，允许少量流体进入主阀。系统压力的这种变化随后打开主阀以使流体流动。当电磁阀断电时，先导阀关闭，导致主阀关闭并停止流体流动。
每种氢气阀门的主要用途是什么？
液氢阀门用于加氢站、压力流体处理系统和压缩系统。同样，我们会发现液氢阀门用于氢燃料电池测试系统、加氢站、存储和制造系统等的流量控制。这特别适用于在压缩或低温液化后以液态形式处理和加工氢气的用例。
氢气阀门用于电解和储氢系统，通常设计为球型阀。氢气阀门可在氢气储存和运输领域的低压应用中用作截止阀，或在必须预期氢燃料从液态膨胀为气态的情况下使用。
高压氢气阀用作泄压阀，例如在氢气锅炉和工厂中、压力罐上，用于氢气的工艺技术、储存和运输。氢气罐阀通常设计为球型截止阀。下表概述了氢气阀门的使用案例：
| 阀门类型 | 使用案例 |
| 氢气针形阀 | 氢气加气站、压力流体处理系统、压缩系统 |
| 氢气球阀 | 电解、储氢 |
| 氢气止回阀 | 氢气加气站、燃料电池、氢气处理、工艺系统控制和关闭 |
| 氢气泄压阀 | 氢气锅炉和设备、压力罐、工艺技术、氢气的储存和运输 |
| 氢气流量控制阀 | 氢燃料电池测试系统、氢气加注、储存和制造系统 |
| 氢气截止阀 | 氢气储存与运输 |
各类阀门的主要性能标准是什么？
已知的氢气阀门规格，根据阀门类型关键性能标准列于下表：
| 阀门类型 | 关键绩效标准 |
| 氢气针形阀 | 工作压力、阀门口径、流体温度、阀门材质 |
| 氢气球阀 | 密封材料、回路功能、工作压力、流体温度、阀门连接类型及阀门材质 |
| 氢气止回阀 | 最大流体压力、开启压力、阀门材质、流量特性 |
| 氢气泄压阀 | 设定压力、背压、泄压能力、阀门和密封材料、流体温度 |
| 氢气流量控制阀 | 工作压力、阀门口径、流体温度、阀门材质 |
| 氢气截止阀 | 工作压力、阀门口径、流体温度、阀门材质 |
EC-79 氢气阀门指令是什么？
参与市场竞争的氢气阀门制造商必须遵守 EC-79 氢动力汽车和氢气系统安全相关法规。该 EC 79 指令也适用于为此类车辆设计的部件。液态氢和压缩气态氢均包含在该法规中。
EC79 型式认证适用于所有类型的氢气阀门以及其他部件。阅读关于氢动力机动车型式认证的 REGULATION (EC) No 79/2009全文
EC-79 要求
- 氢能组件应能够承受电气、机械、热和化学操作条件，而不会出现泄漏或明显变形。
- 应防止氢气系统过压。
- 与氢气直接接触的氢能组件和系统所用的材料应与氢气兼容。
- 氢能组件和系统应能够在预期的使用寿命内可靠地承受预期的温度和压力。
- 对于定向流动的氢气组件，应明确标明流动方向。
- 氢能组件和系统的设计应便于安装和防止损坏。
针对 EC-79 型式认可进行的氢气阀门测试包括：液态氢的压力测试、阀座泄漏测试、臭氧老化测试、温度循环测试、氢气兼容性测试等。对于气态氢，则进行材料测试、耐腐蚀测试、耐久性测试等测试。
最后更新：2023 年 2 月 1 日