Mätteknik säkerställer kvalitet i vätgasproduktion

MESSTECHNIK

Detaljer: Släppt: 05.03.2024; Senast uppdaterad: 08.04.2024; Träffar: 971

Den globala väteekonomin är i full gång och är en viktig del av energiomställningen. Jumo skulle vilja delta i denna utveckling och positionera sig med dess mätning som system- och lösningsleverantör för Vätgasproduktion. Druck- Och Temperaturgivare, konduktivitetssensorer eller tryck~~POS=TRUNC säkerställa kvalitet här.

innehåll

Aktuell status för den globala väteekonomin
- Skäl till att använda rent väte
Tekniska krav vid vätgasproduktion
- Ultrarent vattenövervakning i elektrolysatorn
- Mätteknik för vätgasproduktion
Vätgas och framtiden
- Möjliga användningsområden för H2
Häufig gestellte Fragen

Aktuell status för den globala väteekonomin

Med målet för den europeiska Gröna erbjudanden EU-kommissionen har satt upp som mål att inte längre släppa ut några nettoväxthusgaser till 2050. Det betyder att Europa bör bli den första klimatneutrala kontinenten på jorden. Det görs också stora ansträngningar i Kanada, USA och Asien-Stillahavsområdet för att initiera omställningen till en resurseffektiv, konkurrenskraftig och modern ekonomi.

Utbyggnaden av Förnybar energi är direkt relaterad till ökningen av H2-ekonomin. För att producera grönt väte måste den el som krävs komma från förnybara energikällor. Detta kommer utan tvekan att kräva överbryggande teknik för att producera väte.

Lästips: Fyll på med väte vid rätt tryck

Tyskland formulerar EU:s vätestrategi i "Update of the National Hydrogen Strategy" för sig själv, precis som andra europeiska länder. Frankrike gör till exempel detta. B. som en del av planen "Frankrike 2030". År 2030 är alltid en viktig milstolpe. År 2030 Europeiska kommissionen har satt upp som mål att minska nettoväxthusgaserna med minst 55 % jämfört med 1990.

Skäl till att använda rent väte

Det finns flera anledningar till vätgas avgörande roll i energiomställningen:

Elementet H2 kan användas som en mångsidig energikälla Sauber genereras. Dessutom lämnar väte efter sig när det bränns eller används bränsleceller endast vatten som biprodukt. Detta bidrar till att minska utsläppen av växthusgaser och gör det till ett attraktivt alternativ till fossila bränslen.
En annan fördel med väteteknik är dess lagringskapacitet. Som en långsiktig energilagringsenhet tjänar den idealiskt för överskottsel av el från förnybara energikällor. Elektrolysprocessen delar upp vatten i väte och syre. Vätgasen som genereras kan lagras och senare omvandlas tillbaka till el eller värme vid behov.
Vätgas ger också möjlighet till sektorer som är svåra att elektrifiera avkolisera. Som exempel kan nämnas stålproduktion, flyg, tung godstrafik och sjöfart. Dessa är med väte som energikälla sektorer kan drastiskt minska sina utsläpp.

Det finns idag Framsteg inom vätgasteknik, uppnått genom konkurrenskraftiga kostnader, förbättrad infrastruktur för vätgasproduktion, lagring och distribution. Även ökat samarbete mellan regeringar, företag och forsknings anläggningar talar för tekniken.

Tekniska krav vid vätgasproduktion

Användningen av väte som Energikälla för med sig specifika materialkrav som spelar en central roll för systemens effektivitet, säkerhet och livslängd. Eftersom väte hanteras vid högt tryck och ibland vid höga temperaturer måste materialen som används också klara sådana förhållanden.

Väte + bränslecell: komponenter för energigenerering

H2 kan vara i vissa material penetrera och därigenom ändra sin struktur. Detta kan leda till sprickor och brott. Speciallegeringar, beläggningar och materialkombinationer minskar väteabsorptionen och bibehåller långvarig materialhållbarhet.

Kraven på vätgasteknikens kringutrustning har också förändrats. För att driva en elektrolysör Det krävs till exempel ultrarent vatten av mycket hög kvalitet, som delas upp i väte och syre med hjälp av elektrisk energi.

Ultrarent vattenövervakning i elektrolysatorn

Elektrolysörer finns i olika utföranden, som alla har en ingångsstorlek ultrarent vatten arbete. I elektrolysatorn är två elektroder nedsänkta i vattnet, den positiva anoden och den negativa katoden.

Om en elektrisk ström passerar genom vattnet delas det ultrarena vattnet H₂O på elektroderna i hans gasformiga komponenter H₂ och O₂ på. De producerade gaserna samlas upp separat och kan sedan användas för olika applikationer eller vidarebearbetas för lagring.

PEM elektrolysörer har till exempel ett membran som separerar anoden och katoden för att separera syre från väte. I alkaliska elektrolysörer, å andra sidan, fungerar en lösning som en elektrolyt som transporterar jonerna mellan elektroderna parallellt.

En viktig mätning för elektrolysatorn är den ständiga övervakningen och kontrollen av kvaliteten på det ultrarena vattnet vid inloppet. Detta görs med hjälp av ledande mätsonder, som matar ut konduktiviteten i µS/cm. Denna ständiga övervakning skyddar mot skador, garanterar komponenternas längsta möjliga livslängd och förlänger underhållsintervallerna.

Mätteknik för vätgasproduktion

Också Jumo känner en betydande återupplivning inom vätgasbranschen och ser enorma tillväxtmöjligheter inom detta område. Företaget anpassar sin mätteknik för användning i Vätgasteknik på. Vid behov kommer detta att certifieras i enlighet med detta. För detta ändamål har de befintliga produktionsanläggningarna endast ändrats något. Nödvändiga ökningar av antalet enheter kan ofta uppnås från produktionsreserven.

Förutom omfattande säkerhetsåtgärder kräver hantering av vätgas även mätexpertis. Det gäller produktion av väte från ultrarent vatten samt matning av elektrolysatorn eller övervakning av elektrolytisk konduktivitet. Digital, explosionssäker Druck- Och Temperaturgivare från Jumo säkerställer övervakning och säkerhet för de termodynamiska processerna. Många DAX-noterade företag i tysk industri installerar dessa lösningar i sina system.

Två sådana mätsystem är ledande Konduktivitetssensorer "Tecline CR" och "Digiline CR". Som utvecklingspartner för sensor- och automationslösningar erbjuder Jumo även individuella systemlösningar för kundspecifika elektrolysörkoncept.

Vätgas och framtiden

Vätgas har funnits i decennier viktig råvara inom olika branscher. Inom den kemiska industrin, H₂ används för att tillverka metanol, ammoniak och andra produkter. I oljeraffinaderiet, H₂ används vid avsvavling av bränslen. Dess klimatneutrala produktion möjliggör avkarbonisering av industrin. Dessutom öppnar branschen stora möjligheter i många nya tillämpningar för att uppnå klimatneutralitet.

IO-modul säkrar Resato vätgastankstationer

Den energikrävande tung industri har börjat sätta kursen för väte som bränsle för stålproduktion och vill gärna använda det för att minska CO 2 -utsläppen. Inom transporter ses väte som framtidens bränsle för bränsleceller. Tekniken främjas särskilt som energikälla i bussar och tåg, inom tunga godstransporter, inom sjöfarten och inom flyget. I energiförsörjningsnätet kan vätgas fungera som långtidslagring och till exempel kompensera för fluktuationer i elproduktionen, distribueras via gasnätet eller omvandlas till värme.

Möjliga användningsområden för H2

De möjliga användningsområdena blir mer konkurrenskraftiga i takt med att tillgängligheten av grönt väte bli mer attraktiv. Det finns ytterligare potential i den utbredda användningen av väte som en del av sektorskopplingen. Väte är den förbindande länken med hjälp av sk Power-to-X-teknik. Vätgas egenskaper och möjliga tillämpningar kommer att bana väg för att effektivt koppla samman sektorer som kraftproduktion, värmeförsörjning, transport och industri.

Häufig gestellte Fragen

Hur kan väte produceras?

Väte kan framställas främst genom följande processer:

elektrolys: Vatten (H 2 O) delas upp i väte (H 2) och syre (O 2) med hjälp av en elektrisk ström. Om den elektricitet som används kommer från förnybara energikällor kallas det väte som produceras på detta sätt "grönt väte".
Ångreformering av naturgas: Naturgas (främst metan, CH 4) kombineras med ånga vid höga temperaturer och tryck för att producera väte och koldioxid (CO₂). Detta är för närvarande den mest använda metoden, men resulterar i "grå väte" när CO₂ frigörs.
Termisk nedbrytning av Metan (Pyrolys): Metan värms upp i en värmebeständig reaktor och producerar väte och fast kol utan att frigöra CO₂. Denna process kan resultera i "turkost väte" om energin kommer från hållbara källor.
väte ut Biomassa (Bio-väte): Väte kan också produceras genom förgasning eller pyrolys av biomassa. Denna process kan variera beroende på vilken teknik och vilken råvara som används.

Hur mycket el behöver du för 1 kg väte?

För tillverkning av 1 kg väte Elektrolys kräver cirka 50 till 55 kWh elektrisk energi, beroende på systemets effektivitet och driftsförhållanden. Detta värde kan variera beroende på elektrolysprocessen och effektiviteten i hela systemet.

Vad behöver du för att producera väte?

För att producera väte behöver du i huvudsak:

En energi: Elektrisk energi krävs för elektrolys. Vätgasproduktionens hållbarhet beror på om förnybara energikällor som vind, sol eller vattenkraft används.
Vatten: Elektrolys använder vatten (H₂O) som råmaterial, som delas upp i väte (H₂) och syre (O₂).
En Elektrolysator: En enhet som utför elektrolys. Den använder en anod och katod i en elektrolyt för att dela vatten till väte och syre.
För andra tillverkningsprocesser som den Ånga reformering kräver naturgas och en katalysator, medan biomassaförgasning kräver organiskt material.

Hur mycket vatten krävs för att producera väte?

Det krävs ungefär 1 kg väte för att framställas genom elektrolys 9 liter vatten. Detta värde kan variera något beroende på effektiviteten av elektrolysprocessen och de specifika driftsförhållandena.