Víz elektrolízise hidrogén előállítására
A folyamatbiztonság és a termékminőség biztosítása oxigén-, hidrogén- és nedvességelemzők alkalmazásával
Az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére irányuló elmúlt évek fejlesztései számos országot arra ösztönöztek, hogy célul tűzzék ki a karbonsemlegesség elérését 2050-ig. Ennek elérése érdekében olyan energiaforrásokat igyekeznek előnyben részesíteni, amelyek minimális kibocsátással járnak. Az egyik lehetőség a hidrogén üzemanyagként való felhasználása.
A hidrogén, mint univerzális energiahordozó, égés során nem bocsát ki szénalapú emissziókat, például CO-t vagy CO₂-t. Emellett, ha környezetbarát módon állítják elő, jelentősen hozzájárul a CO₂-kibocsátás csökkentéséhez az iparban és a közlekedésben. Ennek köszönhetően kulcsszerepet játszik majd a tiszta energiaforrásokra való globális átállás sikerében.
A „Víz elektrolízise hidrogén előállítására” egy olyan folyamat, amely jelentősen hozzájárul ehhez az erőfeszítéshez, és megújuló energiaforrásokat használ. Az így előállított hidrogént „zöld hidrogénnek” nevezik.
Víz elektrolízise
Az elektrolizáló vízen elektromos áramot vezet keresztül, ezáltal bontja a vízmolekulákat hidrogénre és oxigénre. Az elektrolizáló magját, ahol ez a folyamat zajlik, egy elektrolitikus cella alkotja, amely két elektródával van felszerelve. Az elektródák elektrolitba merülnek, és egy membrán választja el őket egymástól.
Az elektródák közelében a víz oxigénre és hidrogénre bomlik, miközben a membrán elválasztja a keletkező gázokat. A membrán gondoskodik róla, hogy a két gáz külön kerüljön elvezetésre, az oxigén pedig külön kimeneten távozik. Ennek ellenére előfordulhat az úgynevezett „gázátjutás” a membránon keresztül.
A folyamat biztonsága és a végtermék minősége szempontjából kulcsfontosságú a keletkező gázokban a hidrogéntartalom pontos mérése, valamint az oxigén- és páratartalom elemzése a teljes folyamat során.
A PANAMETRICS vállalat tisztában van e folyamat követelményeivel, és portfóliójában mindhárom említett mérési típusra kínál megoldásokat.
Hidrogénmérés
A hidrogén rendkívül gyúlékony, és oxigénnel robbanásveszélyesen reagálhat. Ezért fontos figyelemmel kísérni, hogy a hidrogénáramban – például szivárgás vagy membránon való áthatolás következtében – jelen lévő oxigén mennyisége ne haladja meg az alsó robbanási határértéket. Ugyanilyen lényeges a szivárgások folyamatos monitorozása mind az oxigén-, mind a hidrogénoldalon az elektrolizáló cellán belül, hogy elkerülhető legyen a gázok robbanásveszélyes arányának kialakulása. Ez a biztonsági szempontból kiemelt jelentőségű mérés egyben információt nyújt az egész folyamat állapotáról és a membrán hatékonyságáról is. A méréshez mindig megbízható, ellenálló és bevált technológiát kell alkalmazni.
Megbízható és pontos hidrogénkoncentráció-elemzés kompakt és robusztus kivitelben.
A Panametrics XMTCpro hővezetőképességen alapuló kétkomponensű gázanalizátora megbízhatóan monitorozza a hidrogént oxigénben és az oxigént hidrogénben.
A tipikus mérési tartomány 0–5%, ami lehetővé teszi a membránhibák korai jelzését.
Az analizátor rendelkezik Safety Integrity Level (SIL) tanúsítvánnyal, robbanásbiztos, lángálló, ellenáll az időjárási hatásoknak és a rezgéseknek is.
Beépített kijelzője és kompakt kialakítása révén az XMTCpro ideális választás szűk helyekre is. A Modbus protokoll támogatása nagymértékben leegyszerűsíti a felügyeletet, és lehetővé teszi a fejlett integrációt az ügyfélspecifikus hálózatokba.
Az XMTCpro hosszú élettartamra lett tervezve, minimális kalibrálást igényel, és segít az ügyfeleknek a gázanalizátor teljes birtoklási költségeinek csökkentésében.
Előnyök
• Bevált technológia egyszerű, felhasználóbarát és kompakt kivitelben, amely csökkenti a rendszermegoldás költségeit
• Robusztus, mozgó alkatrészek nélküli kialakítás biztosítja a rendkívül stabil kimenetet és a hibák valós idejű észlelését
• Nem igényel gyakori helyszíni kalibrálást
• Kialakításának köszönhetően gyakorlatilag karbantartásmentes
• Ellenáll a zord környezeti körülményeknek, beleértve a rázkódást és a vibrációt
Fő jellemzők
• Időjárásálló és robbanásbiztos kivitelek
• Kiemelkedően stabil mérő termisztorok
• Gombnyomással aktiválható kalibrálás
• Digitális kimenethez PC interfészek
• Standard és egyedi kalibrációs tartományok 0%–100% között
• Magas megbízhatóság a SIL 2-es kialakításnak köszönhetően
O₂ elemzés
Az elektrolízis során előállított hidrogén általában magas páratartalommal és változó mennyiségű oxigénnel rendelkezik. Ezeket az összetevőket el kell távolítani a hidrogén magas tisztaságának elérése érdekében.
Ez az utókezelés elengedhetetlen a gázminőségi követelmények teljesítéséhez olyan alkalmazásokban, mint például a hidrogéntöltő állomások.
Megbízható oxigénmérés kompakt és egyedi kivitelben.
A Panametrics oxy.IQ galvanikus átalakító a hidrogénáramban lévő legkisebb oxigénszennyeződéseket is képes detektálni, és akár 17 különböző mérési tartományt kínál százalékos és ppm egységekben. Megbízható mérést biztosít kompakt kivitelben.
Előnyök
• A galvanikus szenzor megbízható technológiája kiváló teljesítményt, pontosságot, stabilitást és hosszú élettartamot biztosít
• Hatékonyan megtervezett analizátor kialakítás egyszerű telepítést és rugalmas rendszerintegrációt tesz lehetővé
• Innovatív kivitele kiküszöböli a negatív kimeneti jelek kockázatát, és csökkenti a szennyeződés forrásait
• Mikroprocesszoros vezérlés intuitív felhasználói felülettel, amely megkönnyíti a tartományválasztást, a kimenetek finomhangolását és a kalibrálást
• Felhasználó által beállítható mérési tartományok, kalibrálás és szenzordiagnosztika billentyűzeten keresztül az egyszerű programozás érdekében
• Háttérgázzal szembeni érzéketlenség és opcionális érzékelők savas gázokhoz a pontos mérés és elemzés érdekében
Fő jellemzők
• Kijelző billentyűzettel, felhasználói felület diagnosztikai funkcióval
• Szenzorhibák és élettartam figyelése
• Felhasználó által programozható, alacsony karbantartási igényű, gazdaságos és kompakt
• Széles kalibrálási választék, amely lefedi a ppm és % O₂ tartományokat
Víz tartalom elemzés
Az elektrolizálók legtöbb alkalmazásában a kimeneti gázok telítettek vízgőzzel. Mivel a vízgőz nem éghető és nem szállít energiát, el kell távolítani (dehidratálás), hogy a termelt hidrogént hatékonyan lehessen szállítani, tárolni és felhasználni.
Panametrics HygroPro II / HygroPro XP
Megbízható oxigénmérés kompakt és egyedi kivitelben.
A Panametrics vállalatot 1960-ban alapították, amikor piacra dobta az alumínium-oxid rétegszenzorral rendelkező szabadalmaztatott páratartalom-mérőt. Ma ezt a technológiát használjuk a belsőleg biztonságos és rendkívül univerzális HygroPro átalakítóban. A HygroProII és HygroPro XP a páratartalom mérését beépített hőmérséklet- és nyomásérzékelőkkel kombinálja, hogy megfeleljen az ipari alkalmazások – beleértve a hidrogén előállítást – szigorú követelményeinek.
Előnyök
- Kompakt átalakító beépített páratartalom-, hőmérséklet- és nyomásérzékelőkkel egyetlen szondán, lehetővé téve a telepítést helyszíneken is, ahol a hely korlátozott.
- Mérés akár 5000 psig (345 bar) nyomáson.
- Széles dinamikus mérési tartomány a harmatpont/fagyáspont mérése (-110 °C-tól +60 °C-ig).
- Az érzékelők könnyen cserélhetők közvetlenül a terepen.
Fő jellemzők
- Robbanásveszélyes környezetben való használatra készült kivitel.
- Páratartalom mérés a környezeti szinttől ppb értékekig alumínium-oxid érzékelő segítségével.
- Beépített hőmérséklet- és nyomásérzékelők.
- Beépített kijelző és felhasználói felület.
- Kommunikáció HART protokollal 4–20 mA analóg kimeneten keresztül.
A DewPro páratartalom-átalakító ideális és költséghatékony megoldás robbanásveszélyes környezetekhez, különösen a vízelektrolízis szárítási alkalmazásaihoz.
Előnyök
• Hosszú távú kalibrálási stabilitás és gyors válaszidő
• Beépített MMY30 áramlási kamra szűréssel és áramlásszabályozással, ideális páratartalom mérésére különböző folyamatkörnyezetekben
Fő jellemzők
• Hurkos tápellátású átalakító 4–20 mA kimenettel
• Beépített szűrés és áramlásszabályozás
• Robbanásveszélyes környezetekhez készült verziók elérhetők
Kulcsrakész komplex mérési megoldások
A Panametrics pro.IQ és O2.IQ komplett plug-and-play rendszerek, amelyek megbízhatóan biztosítják a páratartalom és oxigén mérését. Csak telepíteni kell az átalakítót, csatlakoztatni az áramellátást és a gázáramot – az analizátorok azonnal használatra készülnek.
A INTECH CONTROL a PANAMETRICS együttműködésében örömmel tervez és valósít meg olyan analitikai rendszert, amely kifejezetten az Ön alkalmazásához van igazítva, és amelyben több eszköz is kombinálható egyetlen kompakt megoldásba.
Szerzői jogi figyelmeztetés
Ez a cikk, „Víz elektrolízise hidrogén előállítására” az INTECH CONTROL spol. s r.o. szellemi tulajdona, és a vonatkozó szerzői jogi előírások védelme alatt áll.
Az INTECH CONTROL előzetes írásbeli hozzájárulása nélkül tilos a cikk másolása, terjesztése, közzététele vagy bármilyen más módon történő felhasználása, akár teljes egészében, akár részeiben, bármilyen formában.