수소 연료전지 차량 효율 극대화: 스마트 부품 선택 전략

수소 연료전지 차량을 위한 부품 선택 최적화

척 헤이즈, 수석 엔지니어

전 세계적으로 수소 모빌리티와 이를 가능하게 하는 인프라에 상당한 투자가 이루어지고 있습니다.

왜일까요? 차량 제조사들이 더 높은 효율을 추구하고 배출가스를 줄이려 함에 따라 수소 연료전지 기술이 점점 더 매력적으로 되었습니다. 수소 연료전지 차량은 수소 가스와 산소를 사용하여 연료전지에서 전기를 생성하여 전기 모터를 구동하며, 제로 에미션 작동, 강력한 마력, 중장비 애플리케이션에 필요한 토크를 제공합니다.

이는 유망한 기술이며 빠르게 움직이고 급속히 진화하는 시장입니다. 정부와 업계 리더들은 채택 장벽을 해결하고 수소 운송의 지원과 개발에 진정으로 투자하고 있습니다. 부품 관점에서 우리는 수소 연료전지 기술이 차량 내부와 대규모 채택에 필요한 급성장하는 인프라의 일부로서 최대 잠재력을 충족할 수 있는 올바른 솔루션을 제공하기 위해 노력해 왔습니다.

차량과 인프라의 신뢰할 수 있는 작동을 위해 수소 부품을 선택하고 사양화할 때 몇 가지 중요한 고려사항이 있어야 합니다. 염두에 두어야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

자재 선정이 중요합니다

부식 제어는 튜브 피팅이 관련된 모든 애플리케이션에서 중요하지만, 수소 봉입은 특정한 고유한 과제를 제시합니다. 수소 취성은 피팅, 밸브, 튜빙에 널리 사용되는 316 스테인리스강에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 수소 차량 아키텍처에서 흔히 사용됩니다.

이 현상은 부분적으로 수소가 매우 작은 분자로 구성되어 있기 때문에 발생합니다. 너무 작아서 재료의 입방 격자 벽으로 이동하여 분자 결합을 풀고 재료의 무결성을 손상시킬 수 있습니다. 실제로 수소 취성은 일부 등급의 스테인리스강을 주철처럼 매우 부서지기 쉽고 균열에 취약하게 만들 수 있습니다.

따라서 수소 인프라 설계자는 스테인리스강의 조성에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 더 높은 농도의 크롬과 니켈은 더 큰 연성과 내식성을 촉진하여 수소 취성을 방어할 수 있습니다. 미국재료시험학회(ASTM)는 316 스테인리스강 제형에 최소 10% 니켈을 요구하지만, 12% 최소 니켈을 가진 고품질 316 스테인리스강이 수소의 고유한 과제에 더 적합합니다. 스웨즈락은 최소 12% 니켈을 가진 스테인리스강을 사용합니다.

압력 하에서의 성능

누출 저항은 모든 유체 시스템에서 중요합니다. 하지만 수소 차량과 인프라 애플리케이션에서는 연결을 만들 때 부품 유형 선택과 사양화에 몇 가지 특별한 고려사항이 있습니다.

첫째, 수소 저장은 고압입니다. 압력이 높을수록 차량 주행거리가 더 깁니다. 오늘날의 수소 차량은 애플리케이션 필요에 따라 350 bar 또는 700 bar(5,000 psi 또는 10,200 psi)에서 가스를 저장합니다. 많은 단거리 함대는 예를 들어 350 bar(5,000 psi)를 활용하며, 각 차량이 야간 충전을 위해 매밤 중앙 허브로 돌아올 수 있음을 압니다. 트럭 운송 같은 장거리 애플리케이션에서는 700 bar(10,000 psi)가 훨씬 더 긴 주행거리를 제공하며, 제조사들은 400마일(1,000km)을 목표로 합니다. 더 높은 압력은 더 높은 성능 부품을 요구하며, 전통적인 옵션은 단순히 적용할 수 없습니다.

진동 저항도 중요합니다. 산업 애플리케이션에서 중요하지만, 수소 애플리케이션의 피팅과 연결부는 이동 차량과 관련된 반복적이고 지속적인 진동을 신뢰성 있게 견딜 수 있어야 합니다. 예를 들어 콘 앤 스레드 피팅은 수동으로 제작됩니다. 튜브 준비 품질은 설치자에 따라 다를 수 있습니다. 수소는 결함을 용서하지 않습니다. 초소분자 가스는 가장 미세한 공간으로도 빠져나갈 수 있으며, 가장 작은 누출도 큰 문제가 될 수 있습니다. 스웨즈락의 FK 시리즈 같은 첨단 일관성 피팅 기술만이 올바른 성능을 제공할 수 있습니다.

애플리케이션별 부품

수소 운송 공간 전반에서 다른 차량들은 다른 설계와 부품 요구사항을 가집니다. 시내 버스 함대를 고려해 보십시오. 수소 연료전지 동력의 주요 기회 영역입니다. 지붕에 저장 탱크가 있기 때문에 버스 아키텍처는 장거리 차량과의 강성 대신 어느 정도의 고유한 유연성을 필요로 합니다. 따라서 350 bar(5,000 psi)를 처리할 수 있는 신뢰할 수 있는 호스가 강철 튜빙의 강성 대신 약간의 유연성을 제공합니다.

여기서 호스 선택이 올바른 기준을 충족하는 것이 중요합니다. 수소 애플리케이션 전반에서 튜브와 피팅에 고성능 316 스테인리스강 제형이 고려되어야 하는 동일한 이유로, 폴리머 코어에 금속 오버 브레이드 호스는 수소 버스에서 통하지 않습니다. 설계자는 호스 선택을 동일한 고려사항으로 보고, 특정 애플리케이션을 처리하기 위해 고품질 자재로 만든 것을 선택해야 합니다.

강력한 지원

수소 운송이 대표하는 잠재력에 도달하려는 설계자와 제조업체는 수소 공간에서 상당하고 광범위한 전문성을 가진 부품 공급업체와 협력해야 합니다.

우리 팀은 조직 역사 전반에 걸쳐 수소를 포함한 기체 시스템과 협력해 왔습니다. 부품 성능과 재료 과학 우수성에 대한 우리의 전문성과, 강력하고 전 세계적으로 도달하는 서비스와 지원이 결합되어 수소 운송 공간의 제조업체들이 어디서나 새롭고 성장하는 기회를 포착하도록 도울 수 있습니다.

더 알고 싶으십니까? 오늘 스웨즈락에 연락하여 신뢰할 수 있는 수소 운송 차량과 인프라 구축을 우리가 어떻게 도울 수 있는지 알아보십시오.