用高性能流體系統(tǒng)優(yōu)化氫氣電解槽生產(chǎn)

氫氣作為一種具有巨大潛力的低碳能源，受到持續(xù)關(guān)注。如下是證據(jù)之一： 歐盟委員會(huì)的目標(biāo)是到 2030 年在歐盟生產(chǎn) 1000 萬(wàn)噸氫氣，并進(jìn)口 1000 萬(wàn)噸的可再生氫氣。在其他地方，分析師預(yù)計(jì)，隨著中國(guó)繼續(xù)新建綠氫項(xiàng)目，2023 年中國(guó)的氫氣電解槽出貨量將增加一倍以上。

將氫氣作為一種主流能源取決于產(chǎn)能的增加和可靠的生產(chǎn)。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須從氫氣生產(chǎn)的核心設(shè)施開(kāi)始，即優(yōu)化的電解槽。電解槽負(fù)責(zé)將水和電轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣。為了高效地完成這項(xiàng)工作，電解槽需要可靠地輸送水并高效地運(yùn)送產(chǎn)生的氫氣和氧氣。

這意味著，在設(shè)計(jì)新的氫氣生產(chǎn)設(shè)施時(shí)，執(zhí)行這些功能的流體系統(tǒng)至關(guān)重要。讓我們仔細(xì)了解您的流體系統(tǒng)如何對(duì)氫氣生產(chǎn)設(shè)施的安全、生產(chǎn)力和盈利能力產(chǎn)生重大影響。

首次安裝時(shí)的泄漏緩解措施

隨著新的氫氣生產(chǎn)設(shè)施的啟動(dòng)，所有關(guān)鍵的流體系統(tǒng)都要進(jìn)行工廠驗(yàn)收測(cè)試 (FAT)。這個(gè)過(guò)程包括在供應(yīng)商現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的系統(tǒng)(或主要元件)的檢查和設(shè)備資格評(píng)定測(cè)試，并記錄在案。對(duì)于氫氣流體系統(tǒng)，該過(guò)程通常包括在不斷升高的壓力下將無(wú)害的測(cè)試流體(通常是氮?dú)?流經(jīng)系統(tǒng)，以確定任何泄漏點(diǎn)的位置和數(shù)量。

當(dāng)水流入電解槽時(shí)，即使是微小的泄漏也會(huì)導(dǎo)致資源的低效利用。而當(dāng)氧氣和氫氣被生產(chǎn)出來(lái)時(shí)，泄漏會(huì)導(dǎo)致有價(jià)值產(chǎn)品的損失，并可能造成潛在的安全隱患。這些問(wèn)題也需要時(shí)間來(lái)解決。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，從一開(kāi)始就盡可能減少泄漏，可以幫助確定一個(gè)新氫氣生產(chǎn)設(shè)施獲得成功。

所有這些都會(huì)在工廠啟動(dòng)和運(yùn)行之前導(dǎo)致大量計(jì)劃外的時(shí)間和材料成本。為了減少泄漏和相關(guān)成本，進(jìn)行流體系統(tǒng)安裝培訓(xùn)很有益處。在安裝過(guò)程中遵循既定的優(yōu)秀做法，可以幫助避免在啟動(dòng)測(cè)試期間出現(xiàn)問(wèn)題，以及避免對(duì)關(guān)鍵流體系統(tǒng)進(jìn)行代價(jià)高昂的返工。

了解您的電解槽

在氫氣生產(chǎn)領(lǐng)域，有兩種主要的電解槽類型：

堿性電解槽 (AEL)：堿性電解是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用了 100 多年。堿性電解須在低溫下操作，使用氫氧化鉀 (KOH) 或氫氧化鈉 (NaOH) 的液體堿性溶液作為電解質(zhì)來(lái)導(dǎo)電。它利用這種電流將水分離為氫和氧。這是廉價(jià)的氫氣生產(chǎn)形式，但維護(hù)成本高。

質(zhì)子交換膜 (PEM) 電解槽：PEM 電解槽使用固體電解質(zhì)，而非液體形式來(lái)導(dǎo)電。PEM 電解槽通常效率更高，維護(hù)需求更低，并且相較 AEL 電解槽占用的空間更小。然而，PEM 電解槽的運(yùn)行成本更高，因?yàn)樗鼈冃枰K金等貴金屬。

無(wú)論在您的設(shè)施中部署哪種技術(shù)，都需要健全的流體系統(tǒng)來(lái)處理和管理水的流入以及氫氣和氧氣的流出。

保持清潔氫氣的輸出

電解槽生產(chǎn)氫氣的輸出氣體其純度達(dá)到 99.9% 是至關(guān)重要的，保持這一純度與您的流體系統(tǒng)和電解槽本身有很大關(guān)系。

這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的提議。電解過(guò)程中固有的高溫和高濕度會(huì)促使質(zhì)量較差的不銹鋼的發(fā)生腐蝕，這可能會(huì)污染從電解槽到儲(chǔ)罐的 H2 輸出腐蝕也是一個(gè)安全關(guān)切，因?yàn)楦叨雀g的管子或接頭的故障可能性更高。

您可以采用一些策略來(lái)保持純度。應(yīng)使用高質(zhì)量的氣體取樣系統(tǒng)來(lái)定期分析和監(jiān)測(cè)產(chǎn)生氫氣的純度水平。此外，對(duì)您的材料選擇有信心也很重要。含有比 ASTM 要求更高含量的鉻和鎳的高質(zhì)量不銹鋼可以更有效地防止腐蝕和抗氫脆。

盡可能地提高您的生產(chǎn)力

正確安裝的、高質(zhì)量的輸入和輸出流體系統(tǒng)可以幫助電解槽充分發(fā)揮其潛力，幫助您盡可能地提高生產(chǎn)力。

密封性不僅可以幫助您在工廠驗(yàn)收測(cè)試期間避免代價(jià)高昂的返工，而且還可以幫助預(yù)防不可預(yù)見(jiàn)的維護(hù)問(wèn)題和相關(guān)的長(zhǎng)期停機(jī)。有了可靠的輸入和清潔的輸出，您可以保持工藝效率，并在生產(chǎn)設(shè)施的生命周期內(nèi)降低您的總擁有成本。這就是優(yōu)化電解槽流體系統(tǒng)的更多理由。

在生產(chǎn)初期選擇專門為氫氣設(shè)計(jì)的高質(zhì)量元件和組件至關(guān)重要，以幫助您的設(shè)施更快、更安全地啟動(dòng)和運(yùn)行，并為長(zhǎng)期生產(chǎn)力做好準(zhǔn)備。如果您需要幫助，請(qǐng)聯(lián)系具有氫氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的流體系統(tǒng)元件供應(yīng)商。

實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)考察

世偉洛克公司工程服務(wù)主管 Ana Dominguez

“系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏的常見(jiàn)原因之一是安裝不當(dāng)。在氫氣生產(chǎn)和其他所有設(shè)施中，流體系統(tǒng)都是操作的關(guān)鍵部分。如果氫氣電解槽生產(chǎn)商想在啟動(dòng)時(shí)將成本降低，安裝培訓(xùn)可以產(chǎn)生很大的影響。掌握了正確知識(shí)和合適做法的安裝人員更有可能避免可能導(dǎo)致泄漏的錯(cuò)誤。”

世偉洛克挪威技術(shù)銷售顧問(wèn) Knut Marker

“氫氣生產(chǎn)確實(shí)是一個(gè)新的領(lǐng)域。對(duì)于如何可靠且符合成本效益地使新工廠上線，沒(méi)有既定的藍(lán)圖。但我們確實(shí)知道，氫氣生產(chǎn)取決于可靠的流體輸送—，而這是一門具有成熟的優(yōu)秀做法的學(xué)科，我們可以應(yīng)用它來(lái)幫助氫氣工廠盡可能減少泄漏、安全挑戰(zhàn)和維護(hù)問(wèn)題。”