FCV 수소 탱크에 대한 누설 검사

기술적 문제 설명

FCV(연료 전지 자동차)는 일반적으로 수소 저장을 위해 IV형 탱크를 사용합니다. IV형 탱크는 폴리머 라이너가 있는 탄소 섬유의 복합 탱크입니다. 저장 압력은 일반적으로 300~700bar입니다.

안전 규정(ISO/TS 15869)에서는 수소 탱크에 누설/침투 검사를 실시하도록 요구합니다. 누설률/침투율은 탱크의 시간/부피에서 H2/시간의 NL(Normal Liter)로 측정됩니다. 최대 허용 누설률은 일반적으로 탱크 체적 * 1scc/hr/ℓ (단위 리터에서 시간당 1scc)로 정의됩니다.

예:

30리터짜리 수소 탱크는 누설률/침투율이 다음을 초과해서는 안 됩니다.

INFICON 솔루션

탱크 본체의 통합 검사

요구되는 누설률은 누설이 압력 누설 검사(압력 강하)로 탐지될 수 있음을 나타냅니다. 그러나 대량 생산에서는 검사 량이 상당히 많기 때문에 이 방법은 불가능한 것으로 밝혀졌습니다. 검사가 진행되는 동안 온도 변화가 일어나고 (온도 보정이 있더라도) 압력을 변화시켜, 가성 불량을 유발하거나 진성 불량을 합격으로 처리할 수도 있습니다.

대량 생산 시, 수소 탱크는 일반적으로 짧은 싸이클 타임으로 높은 처리량을 달성하기 위해 헬륨 진공 챔버 누설 검사를 적용합니다. 대용량의 탱크와 다소 큰 허용 누설률 때문에 일반적으로 공기와 혼합된 헬륨이 테스트 가스로 사용됩니다. 수소 탱크는 먼저 소량의 헬륨으로 채워진 후 작동 압력이 될 때까지 공기로 다시 채워지는데, 그 결과 탱크의 가스 혼합물에는 약 5~10%의 헬륨이 포함됩니다. 그리고 나서 수소 탱크를 진공 챔버에 넣습니다. 챔버가 비워지고 최종 진공 압력에 도달하면, LDS3000 누설 검출기 가 진공 챔버에 연결되고 수소 탱크에서 빠져나오는 헬륨이 LDS3000에 의해 탐지됩니다. 임계 누설률은 테스트 가스에서 사용된 헬륨 농도에 맞게 조정해야 합니다. 사용된 테스트 가스는 연속 검사를 위해 재생될 수 있습니다.

소량 생산의 경우, 수소 탱크를 누적방식 누설 검사로 검사할 수도 있습니다. 누적 검사에서는 비용을 절감하기 위해 일반적으로 공기와 혼합된 헬륨을 사용하거나 포밍 가스(95% 질소와 5% 수소의 불연성 가스 혼합물)를 사용할 수 있습니다. 수소 탱크는 먼저 필요한 양의 테스트 가스로 채워집니다. 그리고 나서 수소 탱크를 누적 챔버에 넣습니다. 누설의 경우, 빠져나오는 테스트 가스는 축적 챔버에서 농도 상승을 유발시킵니다. 이 농도 상승은 LDS3000 AQ 누설 검출기 에 의해 탐지되며 임계 누설률을 초과하면 경보가 발생합니다. 임계 누설률은 테스트 가스에서 사용된 헬륨 농도에 맞게 조정해야 합니다. 사용된 테스트 가스는 연속 검사를 위해 재생될 수 있습니다.

조립된 수소 탱크의 기밀성 검사

수소 탱크 본체가 피팅과 커넥터로 조립되어 있으면 일반적으로 수소 스니핑을 통해 이 연결 부위의 누설 여부를 검사합니다. 또한 본체의 다른 용접 부분도 이 방법으로 검사할 수 있습니다.

스니핑 검사의 경우, 조립된 수소 탱크는 포밍 가스(95% 질소와 5% 수소의 불연성 가스 혼합물)로 채워집니다. Sensistor Sentrac 수소 누설 검출기 의 스니퍼 핸들은 잠재적인 누설 위치를 따라갑니다. 누설 부위에서 포밍 가스가 빠져나오면 스니퍼 핸들이 이를 탐지하여 누설 검출기가 경보를 울립니다. 이렇게 하면 누설 위치를 정확하게 찾을 수 있고 누설 위치를 모든 리워크 단계에서 확인할 수 있습니다.

추적 가스를 사용한 누설 검사의 이점

• 누설 검출의 높은 신뢰성
• 반복 가능하고 재현 가능한 프로세스
• 국제 표준으로 추적 가능한 결과
• 온도나 습도의 영향 없음

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