Elektrolýza vody na výrobu vodíka
Zabezpečenie bezpečnosti procesu a kvality produktu s využitím analyzátorov kyslíka, vodíka a vlhkosti
Vývoj v posledných rokoch, zameraný na zníženie emisií skleníkových plynov, podnietil mnohé krajiny k prijatiu cieľa dosiahnuť uhlíkovú neutralitu do roku 2050. Na dosiahnutie tohto cieľa sa usilujú čo najviac využívať energetické zdroje, ktoré minimalizujú emisie. Jednou z možností je využívanie vodíka ako paliva.
Vodík, ako univerzálny nosič energie, pri spaľovaní neprodukuje uhlíkové emisie, ako sú CO a CO₂. Navyše, ak je vyrábaný klimaticky šetrným spôsobom, významne prispieva k znižovaniu emisií CO₂ v priemysle a doprave. Vďaka tomu bude zohrávať kľúčovú úlohu v úspešnom prechode na čisté energetické zdroje na globálnej úrovni.
Jedným z procesov, ktorý významne prispeje k tomuto úsiliu, je výroba vodíka elektrolýzou vody, pri ktorej sa na pohon procesu využíva energia z obnoviteľných zdrojov. Takto vyrobený vodík sa nazýva „zelený vodík“.
Elektrolýza vody
Elektrolyzér vedie elektrický prúd cez vodu, čím rozdeľuje molekuly vody na vodík a kyslík. Jadro elektrolyzéra, kde tento proces prebieha, tvorí elektrolytická bunka vybavená dvoma elektródami. Elektródy sú ponorené do elektrolytu a od seba oddelené membránou.
Pri elektródach sa voda štiepi na kyslík a vodík, pričom membrána oddeľuje vzniknuté plyny. Membrána počas procesu zabezpečuje, aby sa tieto dva plyny oddeľovali, a odvádza kyslík do samostatného výstupu. Napriek tomu však môže dôjsť k tzv. „prieniku“ plynov cez membránu.
Na zabezpečenie procesnej bezpečnosti a kvality výsledného produktu je kľúčové presné meranie obsahu vodíka vo vznikajúcich plynoch, ako aj analýza kyslíka a vlhkosti počas celého procesu.
Spoločnosť PANAMETRICS rozumie nárokom tohto procesu a vo svojom portfóliu ponúka riešenia pre všetky tri spomenuté typy meraní.
Meranie Vodíka
Vodík je mimoriadne horľavý a môže reagovať výbušne s kyslíkom. Je preto dôležité sledovať, či obsah kyslíka v prúde vodíka – napríklad v dôsledku únikov alebo prieniku cez membránu – nepresahuje dolnú hranicu výbušnosti. Rovnako je nevyhnutné priebežné monitorovanie únikov na strane kyslíka aj vodíka v rámci elektrolyzérovej bunky, aby sa zabránilo priblíženiu k výbušnému pomeru plynov. Toto bezpečnostne významné meranie zároveň poskytuje informáciu o stave celého procesu a účinnosti membrány. Meranie by malo byť vždy vykonávané pomocou spoľahlivej, odolnej a overenej technológie.
Spoľahlivá a presná analýza koncentrácie vodíka v kompaktnom a robustnom vyhotovení.
Tepelnovodivostný analyzátor dvojzložkových plynov XMTCpro od spoločnosti Panametrics spoľahlivo monitoruje vodík v kyslíku a kyslík vo vodíku.
Typické rozsahy merania sú 0 až 5 %, čo umožňuje včas signalizovať poruchu membrány.
Analyzátor je certifikovaný podľa normy Safety Integrity Level (SIL), je odolný voči výbuchu, plameňu, poveternostným podmienkam a vibráciám.
Vďaka zabudovanému displeju a kompaktnému prevedeniu je XMTCpro ideálny aj do stiesnených priestorov. Podpora Modbus protokolu výrazne zjednodušuje monitorovanie a umožňuje pokročilé prepojenie v rámci zákazníckych sietí.
XMTCpro je navrhnutý pre dlhodobú životnosť, vyžaduje minimálnu kalibráciu a pomáha zákazníkom znižovať celkové náklady na vlastníctvo plynového analyzátora.
Výhody
• Overená technológia v jednoduchom, používateľsky prívetivom a kompaktnom vyhotovení znižuje náklady na systémové riešenie
• Robustná konštrukcia bez pohyblivých častí zabezpečuje mimoriadne stabilný výstup a detekciu chýb v reálnom čase
• Nevyžaduje častú kalibráciu v teréne
• Vďaka konštrukcii je prakticky bezúdržbový
• Odoláva náročným podmienkam prostredia, vrátane otrasov a vibrácií
Hlavné vlastnosti
• Vyhotovenia odolné voči poveternostným vplyvom a výbuchu
• Mimoriadne stabilné meracie termistory
• Kalibrácia aktivovaná tlačidlom
• PC rozhrania pre digitálny výstup
• Štandardné aj zákaznícke rozsahy kalibrácie od 0 % do 100 %
• Vysoká spoľahlivosť vďaka konštrukcii so SIL 2
Analýza O2
Vodík vyrobený počas elektrolýzy zvyčajne obsahuje vysokú úroveň vlhkosti a premenlivé množstvo kyslíka. Tieto zložky je potrebné odstrániť, aby sa dosiahla vysoká čistota vodíka.
Takáto úprava je nevyhnutná na splnenie požiadaviek na kvalitu plynu pri použití v aplikáciách, ako sú napríklad čerpacie stanice na vodík.
Spoľahlivé meranie kyslíka v kompaktnom a jedinečnom vyhotovení.
Galvanický prevodník Panametrics oxy.IQ deteguje aj tie najnižšie koncentrácie kyslíkových nečistôt v prúde vodíka a ponúka až 17 rôznych meracích rozsahov v percentách aj ppm. Zabezpečuje spoľahlivé meranie v kompaktnom vyhotovení.
Výhody
• Spoľahlivá technológia galvanického senzora zabezpečuje vynikajúci výkon, presnosť, stabilitu a dlhú životnosť
• Efektívne navrhnutý dizajn analyzátora umožňuje jednoduchú inštaláciu a flexibilitu systémového riešenia
• Inovatívne prevedenie eliminuje riziko záporného výstupného signálu a znižuje zdroje kontaminácie
• Riadenie mikroprocesorom s intuitívnym používateľským rozhraním umožňuje jednoduchý výber rozsahu, doladenie výstupov a kalibráciu
• Užívateľsky nastaviteľné rozsahy, kalibrácia a diagnostika senzora pomocou klávesnice zjednodušujú programovanie
• Necitlivosť na pozadie plynu a voliteľné senzory pre kyslé plyny zabezpečujú presné meranie a analýzu
Hlavné vlastnosti
• Displej s klávesnicou, používateľské rozhranie s funkciou diagnostiky
• Monitorovanie poruchy senzora a jeho životnosti
• Programovateľný používateľom, nízke nároky na údržbu, úsporný a kompaktný
• Široký výber kalibrácií pokrývajúcich rozsahy v ppm aj % O₂
Analýza obsahu vody
Vo väčšine aplikácií elektrolyzérov sú výstupné plyny nasýtené vodnou parou. Keďže vodná para nespaľuje ani neprenáša energiu, je potrebné jej odstránenie (dehydratácia), aby bolo možné vyrobený vodík efektívne prepravovať, skladovať a využívať.
Panametrics HygroPro II / HygroPro XP
Spoľahlivé meranie kyslíka v kompaktnom a jedinečnom vyhotovení.
Spoločnosť Panametrics bola založená v roku 1960, keď uviedla na trh patentovaný tenkovrstvový senzor vlhkosti s oxidom hlinitým. Dnes túto technológiu využívame vo vnútorne bezpečnom a mimoriadne univerzálnom prevodníku HygroPro. HygroProII a HygroPro XP kombinuje meranie vlhkosti so zabudovanými senzormi teploty a tlaku, aby vyhovel náročným požiadavkám priemyselných aplikácií – vrátane výroby vodíka.
Výhody
- Kompaktný prevodník s integrovanými senzormi vlhkosti, teploty a tlaku na jednej sonde umožňuje inštaláciu aj v priestorovo obmedzených miestach
- Meranie pri tlakoch až do 5000 psig (345 bar)
- Široký dynamický rozsah merania rosného/namrznutého bodu (-110 °C až +60 °C)
- Senzory je možné jednoducho vymeniť priamo v teréne
Hlavné vlastnosti
- Prevedenie pre použitie v prostredí s enbezpečenstvom výbuchu
- Meranie vlhkosti od okolitej úrovne až po ppb hodnoty pomocou senzora s oxidom hlinitým
- Zabudované senzory teploty a tlaku
- Integrovaný displej a používateľské rozhranie
- Komunikácia prostredníctvom protokolu HART cez analógový výstup 4 – 20 mA
Prevodník vlhkosti DewPro je ideálnym a cenovo výhodným riešením do prostredí s nebezpečenstvom výbuchu, vhodným najmä pre sušiace aplikácie pri elektrolýze vody.
Výhody
• Dlhodobá kalibračná stabilita a rýchla odozva
• Integrovaná prietoková komora modelu MMY30 s filtráciou a reguláciou prietoku je ideálna na meranie vlhkosti v rôznych procesných prostrediach
Hlavné vlastnosti
• Prevodník napájaný zo slučky s výstupom 4–20 mA
• Zabudovaná filtrácia a regulácia prietoku
• Verzie pre prostredie s nebezpečenstvom výbuchu k dispozícii
Komplexné meracie riešenia na kľúč
Panametrics pro.IQ a O2.IQ sú kompletné plug-and-play systémy, ktoré spoľahlivo zabezpečujú meranie vlhkosti a kyslíka. Stačí namontovať prevodník, pripojiť napájanie a prívod plynu – analyzátory sú okamžite pripravené na použitie.
Spoločnosť INTECH CONTROL vám však v spolupráci s PANAMETRICS s radosťou navrhne a zrealizuje analytický systém prispôsobený práve vašej aplikácii, v ktorom môžu byť viaceré zariadenia skombinované do jedného kompaktného riešenia.
Upozornenie na autorské práva
Tento článok „Elektrolýza vody na výrobu vodíka“ je duševným vlastníctvom spoločnosti INTECH CONTROL spol. s r.o. a je chránený podľa príslušných právnych predpisov o autorských právach.
Bez predchádzajúceho písomného súhlasu spoločnosti INTECH CONTROL nie je povolené jeho kopírovanie, šírenie, zverejňovanie ani iné využitie, či už v celku alebo po častiach, a to v akejkoľvek forme.
