氫用作排放能源或用作工業(yè)過(guò)程的需求正在蓬勃發(fā)展。國(guó)際能源署（IEA）預(yù)估，需求將從2020年900萬(wàn)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(guò)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)。
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(jiàn)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(kāi)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(wèn)題是使用水（在許多國(guó)家，水越來(lái)越稀缺）和需要電。如果用化石燃料生產(chǎn)，電將是一個(gè)問(wèn)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(yáng)能發(fā)電站位于同一處。
無(wú)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)。
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(guò)干燥劑時(shí)，使用多個(gè)干燥劑柱來(lái)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(guò)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(wàn)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)。
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