如何確保氫電解槽的安全和氣體質(zhì)量

蓬勃發(fā)展的制氫市場

氫用作排放能源或用作工業(yè)過程的需求正在蓬勃發(fā)展。國際能源署（IEA）預估，需求將從2020年900萬噸上升到2023年的1億多噸，而制氫所需的電解槽的全球容量將從2021的300MW增加到2030年的34GW左右。

這些數(shù)字反映在Recharge magazine近的一篇文章中，該文章報道了Aurora能源研究機構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，該機構(gòu)預測到2040年，氫電解槽市場將增長“千倍"。在隨后的一篇報告中，Aurora提醒到，盡管市場出現(xiàn)了巨大的增長，通過電解生產(chǎn)的綠色氫氣的成本與藍色氫氣（由甲烷生產(chǎn)）的成本持平還需要一段時間。Aurora總結(jié)道，只有在適當?shù)年P(guān)稅和監(jiān)管模式到位時，這才能實現(xiàn)。

電解槽的選擇

目前商用的氫電解槽有質(zhì)子交換膜（PEM）或堿性裝置。PEM電解槽是常見的，大約占比80 %。第三種，基于固態(tài)氧化物電解池（SOEC）已成功開發(fā)并處于項目試點階段，預期將于2024年投入生產(chǎn)。

與電解相關(guān)的兩個關(guān)鍵問題是使用水（在許多國家，水越來越稀缺）和需要電。如果用化石燃料生產(chǎn)，電將是一個問題，理想情況是真正的綠氫電解槽與風力發(fā)電場或太陽能發(fā)電站位于同一處。

無論電解槽的類型及其電源如何，從初的水處理和高壓整流到氣體壓縮或儲存的整個系統(tǒng)的安全和效率都是重要的，并且所制備的氫氣要符合后續(xù)使用所需的質(zhì)量標準。

確保高效安全的運行

電解槽安全、效率和氣體質(zhì)量的關(guān)鍵是使用先進的傳感器和監(jiān)測儀器，其中包括：

• 用于測量氫純度的微量氧和氮傳感器

• 用于維護操作人員安全的氧傳感器

• 測量氧中氫的傳感器，以檢測爆炸風險

• 露點傳感器以確定干燥系統(tǒng)的效率和性能，從而保證氫輸出的品質(zhì)

• 水上液位傳感器，以及如果是堿性電解槽，則還有堿液槽上液位傳感器




這些設(shè)備的可靠性和準確性對于確保每個電解槽的有效和安全運行至關(guān)重要。值得注意的是濕度傳感器對于優(yōu)化干燥系統(tǒng)的操作至關(guān)重要。它們的作用是電解制氫的脫水質(zhì)量的關(guān)鍵，氫氣中充滿了水蒸氣。

干燥器通常基于變壓吸附（PSA）方法。當氣體通過干燥劑時，使用多個干燥劑柱來吸附氣體中的水分，一旦干燥劑的水分含量達到預定水平，柱就會自動再生。由于氣體干燥和干燥劑再生是能源消耗量大的過程，準確測量水分含量是保持氣體質(zhì)量和小化能耗的關(guān)鍵。如果氣體在使用或分配之前需要壓縮，則氫氣進料出口處精確測量水分也至關(guān)重要。這將保護下游設(shè)備和管道免受腐蝕風險。

類似地，氧氣和氫氣傳感器百萬分之一（ppm）級的讀數(shù)用于確保電解槽不同氣流（濕氣流和干氣流）的純度。這些傳感器還用于每個電解槽上的泄漏檢測系統(tǒng)，并用于測量電解槽下游氫氣流中的氧氣濃度，避免潛在的爆炸風險。為了安心，這些測量設(shè)備的設(shè)計也應符合 SIL標準。

選定、安裝和操作這些不同的傳感器需要專業(yè)知識，這就是為什么與經(jīng)驗豐富的供應商合作很重要。在PST，我們擁有所需的知識、技能和資源，因為我們在制造先進的氣體、水分儀器儀表和系統(tǒng)方面擁有幾十年的經(jīng)驗。

如果你想讓我們幫助為氫電解槽開發(fā)高效安全、性能的監(jiān)測儀器。