新型充氢仿真工具驱动加气站创新

Hydrogen Filling Simulation Tool Drives Innovation for Fueling Stations

Matt Post fuels a Toyota Mirai and a Hyundai Tucson, two hydrogen fuel cell vehicles, at the hydrogen fueling station at NREL’s ESIF. Photo by Dennis Schroeder, NREL

随着氢燃料电池电动汽车和卡车的日益普及，一种新的氢燃料电池充氢模拟(H2FillS)工具正在为氢燃料系统的安全设计奠定基础。国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员与日本九州大学合作，设计了H2FillS，以回答有关氢燃料电池汽车充氢时氢温度、压力和质量流量变化的重要问题。

H2FillS模拟氢气站到车载存储系统的气体流动，使用一系列的燃料条件来匹配常见的氢燃料电池汽车的填充剖面。该模型根据各种参数描述了车站的性能和车辆的填充特性。

氢气站的设计者和操作人员可以使用该模型来计算因管道摩擦而产生的压降以及由此产生的通过填充设备传递的热量等参数。此外，H2FillS用户还可以根据软管与车载储罐之间的压差预测质量流量，并控制压力控制阀的流量以达到目标的坡度。

“NREL处于一个独特的位置，我们可以填补业界和学术界之间的知识空白，”开发图形用户界面的NREL研究员Kazunori Nangawa说。“我们面临的挑战是允许用户灵活地创建一个加气站的系统配置，比如乐高模块，在不违反仿真模型的约束的情况下，使用他们感兴趣的参数。”

H2FillS是第一个免费使用的经验证的模型，有助于推动氢燃料运输新方法的发展。完整、有效和工业上可访问的H2FillS加油模型对于理解和改进氢加气站及其与氢燃料电池汽车的相互作用至关重要，使用户能够在加油时弥合氢站与车辆之间的差距。H2FIllS不仅为更安全的加气站设计提供了指导，而且还提供了系统设计要求和改进的洞察力，可以帮助用户降低运营成本。

NREL的工程师兼项目组负责人MikePeters说：“这个团队的主要关注点是让H2FillS免费使用。”“通过允许任何人使用这一模式，我们希望鼓励该行业的创新。”

H2FillS是通过能源部H2@Scale倡议与九州大学的广泛合作以及美国能源部(DOE)能源效率和可再生能源氢和燃料电池技术办公室以及八个行业合作伙伴的支持的结果：前沿能源(行业领先)、福特汽车公司、通用汽车、本田研发美洲公司、现代-起亚美国技术中心、艾维斯能源解决方案公司、壳牌和丰田。该软件已由NREL的研究人员验证。阿贡国家实验室、九州大学、佐贺大学(日本)、桑迪亚国家实验室和零碳能源解决方案公司。组成项目的咨询委员会，在整个项目期间提供技术和方案反馈。

研究人员黑木太一(Taichi Kuroki)说，“我对这种合作关系能够加快氢燃料电池技术在运输领域的广泛应用感到兴奋。”他开发了在H2FillS工具中预测氢的温度和压力的内部算法。黑木博士以前曾在九州大学工作，但后来搬到NREL，专注于H2FillS项目。

H2FillS易于使用，具有直观的“拖放”图形用户界面，以及在需要时灵活地定义特定参数。全站仪模型允许用户通过分配器系统对高压地面存储进行评估，并在车辆存储系统结束。为了进行更简单的仿真，用户可以尝试部分站模型来查看分发器组件。

H2FillS团队期待着燃料模型开发的下一步：扩展工具来模拟中型和重型运输应用的氢燃料，如卡车、公共汽车和货车。

Access the H2FillS model.

Learn more about hydrogen research at NREL.

来源：https://www.nrel.gov/news/program/2020/hydrogen-filling-simulation-tool-drives-innovation-for-fueling-stations.html

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