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如何確保氫電解槽的安全和氣體質(zhì)量

更新時(shí)間:2025-08-21   點(diǎn)擊次數(shù):152次

蓬勃發(fā)展的制氫市場(chǎng)

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(yù)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(bào)道了Aurora能源研究機(jī)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)到2040年,氫電解槽市場(chǎng)將增長(zhǎng)“千倍"。在隨后的一篇報(bào)告中,Aurora提醒到,盡管市場(chǎng)出現(xiàn)了巨大的增長(zhǎng),通過電解生產(chǎn)的綠色氫氣的成本與藍(lán)色氫氣(由甲烷生產(chǎn))的成本持平還需要一段時(shí)間。Aurora總結(jié)道,只有在適當(dāng)?shù)年P(guān)稅和監(jiān)管模式到位時(shí),這才能實(shí)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(xiàng)目試點(diǎn)階段,預(yù)期將于2024年投入生產(chǎn)。

與電解相關(guān)的兩個(gè)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(gè)問題,理想情況是真正的綠氫電解槽與風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)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(chǔ)存的整個(gè)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(biāo)準(zhǔn)。

確保高效安全的運(yùn)行

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


  • 用于測(cè)量氫純度的微量氧和氮傳感器

  • 用于維護(hù)操作人員安全的氧傳感器

  • 測(cè)量氧中氫的傳感器,以檢測(cè)爆炸風(fēng)險(xiǎn)

  • 露點(diǎn)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(zhǔn)確性對(duì)于確保每個(gè)電解槽的有效和安全運(yùn)行至關(guān)重要。值得注意的是濕度傳感器對(duì)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(dāng)氣體通過干燥劑時(shí),使用多個(gè)干燥劑柱來吸附氣體中的水分,一旦干燥劑的水分含量達(dá)到預(yù)定水平,柱就會(huì)自動(dòng)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(zhǔn)確測(cè)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(jìn)料出口處精確測(cè)量水分也至關(guān)重要。這將保護(hù)下游設(shè)備和管道免受腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

    類似地,氧氣和氫氣傳感器百萬分之一(ppm)級(jí)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(gè)電解槽上的泄漏檢測(cè)系統(tǒng),并用于測(cè)量電解槽下游氫氣流中的氧氣濃度,避免潛在的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。為了安心,這些測(cè)量設(shè)備的設(shè)計(jì)也應(yīng)符合 SIL標(biāo)準(zhǔn)。

    選定、安裝和操作這些不同的傳感器需要專業(yè)知識(shí),這就是為什么與經(jīng)驗(yàn)豐富的供應(yīng)商合作很重要。在PST,我們擁有所需的知識(shí)、技能和資源,因?yàn)槲覀冊(cè)谥圃煜冗M(jìn)的氣體、水分儀器儀表和系統(tǒng)方面擁有幾十年的經(jīng)驗(yàn)。

    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(cè)儀器。




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