Ökad verkningsgrad vid framställning av grön vätgas
Minskade utsläpp genom optimerad prestanda och säkerhet inom vätgasframställning
Elektrolys, den främsta metoden för framställning av grön vätgas, är fortfarande relativt ineffektiv. Att förbättra elektrolysens verkningsgrad är avgörande för att sänka kostnaderna för grön vätgasframställning. Att finjustera elektrolysörers driftparametrar, som strömtäthet, temperatur och drifttryck, kan påverka energieffektiviteten avsevärt. Att optimera dessa parametrar kan maximera mängden framställd grön vätgas samtidigt som förbrukningen av förnybar energi och nedbrytningen av material minimeras.
Viktiga fakta
70%
of electrical energy is currently converted into hydrogen. (Source: IEA 2021 report)
Processkartor för vätgasframställning
©Endress+Hauser
©Endress+Hauser
Processkarta över en alkalisk elektrolysör som visar relevanta mätparametrar för processen.
Processkarta över en PEM-elektrolysör som visar relevanta mätparametrar för processen.
©Endress+Hauser
Mätning av vattenkvalitet för effektiv elektrolys
Grön vätgasframställning innefattar elektrolys av vatten. Denna process kräver stora mängder vatten. Hållbar användning av vattenresurser är en viktig aspekt när det gäller framställning av grön vätgas. I elektrolys måste renvatten eller destillerat vatten användas för att minimera förekomsten av orenheter som kan störa den kemiska reaktionen och göra processen för grön vätgasframställning mindre effektiv. Högrent vatten erhålls genom processer som omvänd osmos.
Vår fackkunskap inom branschen
Det är grundläggande för mätning av följande parametrar: nivå, flöde, tryck, konduktivitet och i vissa fall pH.
- Konduktivitet är en viktig mätparameter när det gäller att säkerställa vattenkvalitet. Vår digitala konduktivitetssensor Memosens CLS16E har Memosens 2.0-teknik med datalagring och kontaktfri överföring.
- Flödesmätare används för att övervaka konduktiva vätskor och säkerställa att elektrolysörens vattentillförsel är tillförlitlig. Promag W 10 är världens första elektromagnetiska flödesmätare för obegränsade mätningar.
- Att mäta trycket när man bereder vatten för elektrolys är viktigt för att detektera blockeringar i filtrering och osmos. Vår Cerabar PMP51B är en tillförlitlig och lättanvänd sensor som reducerar antalet systemfel vid grön vätgasframställning.
- Nivåmätning är avgörande för att bibehålla en jämn tillförsel, förebygga torrkörning och främja resurseffektivitet. Levelflex FMP51 är lämpad för väte- och syreseparatorer och ytterst tålig mot korrosiva ämnen.
©Endress+Hauser
Alkalisk vattenelektrolys
Alkalisk vattenelektrolys är en process som innefattar att dela upp vatten i väte och syre med hjälp av en elektrolysör. I denna metod fungerar en alkalisk lösning, vanligtvis kaliumhydroxid, som elektrolyten som möjliggör de elektrokemiska reaktionerna. Alkalisk vattenelektrolys är känd för att vara effektiv och enkel, vilket gör den till en konkurrenskraftig teknik för storskalig vätgasframställning, särskilt när den drivs med förnybar energi i stället för fossila bränslen.
Vår fackkunskap inom branschen
För att göra framställningen mer effektiv och säkerställa optimal prestanda är det viktigt att mäta specifika parametrar, däribland flöde, nivå, temperatur och tryck. Alla dessa kritiska parametrar har Endress+Hauser smidiga lösningar för.
- För att säkerställa effektiv syreproduktion är en vortex-flödesmätare som Prowirl F 200 ett perfekt val.
- Om vattennivån i separatorerna blir för hög kan vattnet flöda in i elektrolysörcellerna. Nivådetektering i vätskor med vibrerande stämgaffel med Liquiphant FTL51B förhindrar sådan överfyllnad.
- Elektrolysörens temperatur påverkar elektrolysreaktionens hastighet. Vår temperatursensor iTHERM Moduline TM131 kan användas för att optimera elektrolysörens driftparametrar.
- Konduktivitet är en viktig mätparameter när det gäller att säkerställa vattenkvalitet. Vår digitala konduktivitetssensor Memosens CLS16E har Memosens 2.0-teknik med datalagring och kontaktfri överföring.
©Endress+Hauser
Vattenelektrolys med PEM
PEM-elektrolysörer (PEM = protonutbytesmembran) är en annan teknik som används i stor utsträckning utöver alkaliska elektrolysörer. Tekniken använder ett fast polymermembran som elektrolyt, vilket möjliggör en kompakt konstruktion och exakt kontroll. Det gör denna teknik särskilt lämpad för tillämpningar inom grön vätgasframställning som kräver flexibilitet och responsivitet. PEM-elektrolysörer har fördelar som hög verkningsgrad och snabb respons på förändringar i belastningen, och är lämpade för decentraliserade tillämpningar.
Vår fackkunskap inom branschen
För att uppnå optimal verkningsgrad vid vätgasframställning med förnybara resurser i stället för fossila bränslen är det fortsatt avgörande att mäta vissa nyckelparametrar. Parametrar som flöde, nivå, temperatur och tryck, som är avgörande för processoptimering, kan övervakas effektivt med Endress+Hausers instrumentering, vilket ger tillförlitlig prestanda i system för PEM-elektrolys.
- Coriolis-massflödesmätare är ytterst exakta och tillförlitliga när det gäller att mäta massflöde. Promass F 300 kan användas för att optimera PEM-elektrolysörens driftparametrar.
- Nivåmätning i separatorer säkerställer ren vätgas. Levelflex FMP51 är lämpad för väte- och syreseparatorer.
- Om gasernas tryck blir ojämnt finns det risk för explosion. Vår trycktransmitter Cerabar PMP51B är en tillförlitlig och lättanvänd sensor som reducerar antalet systemfel.
©Adobe Stock/ Grispb
Säker komprimering och lagring av grön vätgas
Vätgas är den enda energibäraren som effektivt kan lagra överskottsenergi, antingen genom kompression eller bergrumslagring. Reversibla flytande organiska vätgasbärare (Liquid Organic Hydrogen Carriers – LOHCs) är ett alternativt sätt att lagra och transportera vätgas. Denna metod innebär att vätet är kemiskt bundet till en flytande organisk förening, vilket ger en högre energitäthet jämfört med vätgas.
Vår fackkunskap inom branschen
I takt med att intresset för LOHCs växer i och med deras potential för lagring av vätgas blir det allt viktigare att övervaka och optimera de processer som används. Endress+Hausers sensorer har hög precision och är ett tillförlitligt sätt att övervaka den intrikata dynamiken i LOHC-system. De säkerställer effektiv och kontrollerad drift under alla cykler av lagringen och frigöringen av vätgas.
- Att säkerställa noggrann tryckmätning är avgörande för att förhindra övertryck och förlänga kompressorernas livslängd. Vår trycktransmitter Cerabar PMP71B mäter vätgaskompressionen exakt och tillförlitligt.
- Temperaturen påverkar kompressionens verkningsgrad. Vår temperatursensor iTHERM Moduline TM131 kan användas för att övervaka kompressorns verkningsgrad.
- Endress+Hauser är en heltäckande leverantör för dina mätskiddar genom vätgasens hela värdekedja. Våra experter på området följer dig genom hela projektet för att säkerställa tillförlitliga transaktioner och efterlevnad av standarder.
Fördelar
Processinstrumentering förbättrar vattenelektrolysens verkningsgrad genom att tillhandahålla realtidsdata om viktiga parametrar. Detta möjliggör exakt kontroll, vilket förebygger problem som överhettning eller kavitation. Gasflöden optimeras för effektiv separering av syre och väte. Elektrolytens konduktivitet och renhet övervakas och regleras. Detektering av tryckfall gör att man kan identifiera blockeringar eller läckage. Avancerad processinstrumentering möjliggör prediktivt underhåll.
Viktiga fakta
10
miljoner enheter installerade i säkerhetsrelaterade tillämpningar sedan 1953
Viktiga fakta
50 %
ökad drifttid tack vare digitala Memosens-instrument
Så kan framställningen av grön vätgas göras effektivare:
Processinstrumentering spelar en viktig roll när det gäller att göra vattenelektrolys effektivare genom att tillhandahålla realtidsdata om viktiga processparametrar och möjliggöra
optimal systemkontroll för framställningen av grön vätgas.
- övervakning och styrning av temperatur och tryck för att förhindra överhettning eller kavitation
- optimering av gasflöden för att säkerställa separering av syre och väte
- övervakning och styrning av elektrolyters konduktivitet och renhet
- detektering av tryckfall i systemet för att identifiera blockeringar eller läckage
- prediktivt underhåll som möjliggörs av avancerad processinstrumentering.