如何確保氫電解槽的安全和氣體質量

蓬勃發展的制氫市場

氫用作排放能源或用作工業過程的需求正在蓬勃發展。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能源研究機構的發現，該機構預測到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，盡管市場出現了巨大的增長，通過電解生產的綠色氫氣的成本與藍色氫氣（由甲烷生產）的成本持平還需要一段時間。Aurora總結道，只有在適當的關稅和監管模式到位時，這才能實現。

電解槽的選擇

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

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

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的安全和效率都是重要的，并且所制備的氫氣要符合后續使用所需的質量標準。

確保高效安全的運行

電解槽安全、效率和氣體質量的關鍵是使用先進的傳感器和監測儀器，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的效率和性能，從而保證氫輸出的品質

• 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重要。值得注意的是濕度傳感器對于優化干燥系統的操作至關重要。它們的作用是電解制氫的脫水質量的關鍵，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量和小化能耗的關鍵。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重要。這將保護下游設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，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，這些測量設備的設計也應符合 SIL標準。

選定、安裝和操作這些不同的傳感器需要專業知識，這就是為什么與經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方面擁有幾十年的經驗。

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