适用于燃料电池甲醇水浓度检测的模块
来源：Innovative Sensor(IST)
发布时间：2025-10-31
此测试的必要性何在？
甲醇燃料电池是能源转型的重要技术。尽管目前甲醇生产仍高度依赖化石燃料，但生物气、污泥或大气二氧化碳等可再生原料正日益重要。直接甲醇燃料电池（DMFC）等燃料电池可通过类似传统发电机的方式，利用甲醇产生电力。为了确保此类燃料电池的高效和安全运行，需要持续输入浓度恒定的甲醇/水混合物——最佳浓度取决于燃料电池的类型。由于甲醇的转化不完全，工艺控制变得更加困难。混合物中的一部分会以未被利用的状态从燃料电池中排出，并应持续循环利用。图1示意性地展示了该过程：
图1：直接甲醇燃料电池的示意图，显示了各种可能的测量点。
因此，提供回收物与甲醇储备溶液的混合物控制是一项挑战。这正是使用DLO-M2密度传感器进行浓度测量的关键所在（如图1中所示的橙色测量点2）。
研究结果
现有的关于水溶液甲醇的数据显示与我们使用DSA 5000 M实验室密度计（Anton Paar）进行的测量结果相结合。我们的测量主要涵盖了燃料电池的典型运行条件，例如浓度<10%且温度>40°C的情况。
收集的数据被处理成适用于我们DLO-M2密度传感器的浓度模型。因此，该传感器现可直接从测得的密度值计算并输出溶液中的甲醇浓度，精度为±0.2%w/w：
图2：根据质量百分比（%w/w）对水甲醇新浓度模型的准确性分析
当然，除了模型精度外，传感器的测量精度也至关重要。以VLO-M2为例，对于所考虑的混合物，其测量精度约为±0.2 kg/m³（经过标定后，DLO-M2可达到相似的性能）。在整个浓度范围和25°C的示例温度下，情况如下：
图3：包括DLO-M2密度传感器测量精度在内的整体测量精度。
在0-100%w/w的完整测量范围内，整体精度仍然非常良好，约为±0.3%w/w（如图3中灰色阴影部分所示）。得益于TrueDyne MEMS传感器技术的卓越测量精度，密度测量引起的误差对整体误差的影响甚至小于纯模型精度（如图中橙色曲线所示的±0.2%w/w）。
我们的传感器
用于液体和气体的密度传感器 DLO-M2
DLO-M2密度传感器使液体和气体的密度在持续的过程中得到监测，这意味着不再需要在实验室进行分析。通过亚毫米级的测量通道，可以在最小的空间内监测质量和性能。
用于液体的粘度传感器 VLO-M2
粘度传感器VLO-M2可测定液体在Ω形微通道中的粘度。粘度数据可用于检查正在进行的过程中的液体质量。除了测量粘度外，VLO-M2传感器还记录液体的密度和温度。
结论
一种新型且精度显著提升的甲醇/水浓度模型已集成至DML产品系列（DLO-M2/VLO-M2）。此次更新的背景是甲醇作为能源来源的使用日益增多，例如通过燃料电池供电。结合我司传感器技术的高精度密度测量功能，该模型可实现甲醇/水混合物的实时浓度监测，从而确保燃料电池的高效安全运行。这使得燃料电池能够在最大服务寿命下实现最佳效率。
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