Migliorate efficienza e sicurezza nella produzione di idrogeno verde
Ottimizzate l'uso dell'elettrolizzatore con la migliore strumentazione
Introduzione
Strumentazione di processo per l'elettrolisi dell'acqua
Migliorare l’efficienza dell’elettrolisi è fondamentale per ridurre i costi di produzione dell’idrogeno verde. Piccoli interventi sulle variabili operative degli elettrolizzatori come, ad esempio, la temperatura e la pressione operativa, possono migliorare notevolmente l’efficienza energetica. Mettendo a punto questi parametri, è possibile massimizzare la produzione di idrogeno verde limitando, nel contempo, il consumo di energia rinnovabile e riducendo l’usura dei materiali.
Analisi dei liquidi
Misura della qualità dell'acqua per un'elettrolisi efficiente
La produzione di idrogeno verde implica l'elettrolisi dell'acqua, in un processo che ne richiede una notevole quantità. L'uso sostenibile delle risorse idriche è di primaria importanza nella produzione di idrogeno verde. Nell'elettrolisi, è necessario utilizzare acqua pura o ultrapura per ridurre al minimo la presenza di impurità che potrebbero interferire con la reazione chimica e l'efficienza del processo di produzione di idrogeno verde. E l'acqua ad alta purezza si ottiene con processi quali l'osmosi inversa.
La misura della conducibilità è indispensabile per garantire la qualità dell'acqua. Il nostro sensore digitale di conducibilità CLS16E con tecnologia Memosens 2.0 consente di memorizzare i dati e trasmetterli senza contatto.
Per monitorare i liquidi conduttivi e garantire un affidabile apporto di acqua all'elettrolizzatore si utilizzano misuratori di portata. Promag W 10 è il primo misuratore di portata elettromagnetico al mondo che effettua misure in qualsiasi tipo di installazione.
Per misurare l'acqua pura negli elettrolizzatori alcalini, si utilizzano generalmente misuratori a vortice come Prowirl F 200.
La misura della pressione durante la preparazione dell'acqua per l'elettrolisi è fondamentale per individuare eventuali occlusioni nei sistemi di filtrazione e osmosi. Il nostro Cerabar PMP51B è un sensore affidabile e facile da utilizzare, adatto a ridurre i guasti sistematici nella produzione di idrogeno verde.
La misura del livello è cruciale per assicurare un'alimentazione costante, prevenire il funzionamento a secco e favorire l'uso efficiente delle risorse. Levelflex FMP51 è adatto a separatori di idrogeno e ossigeno ed è altamente resistente alle sostanze corrosive.
Il contenuto di TOC e silice varia in base alla fonte dell'acqua (acqua municipale, acqua di fiume, acque sotterranee, acque depurate, ecc.). Per contare su misure accurate, affidatevi al nostro analizzatore di silice CA80SI e al nostro analizzatore di TOC CA78.
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Prodotti semplici
Selezione, installazione e messa in funzione semplice
Trasmettitore di pressione intelligente con membrana in metallo per misure estremamente accurate di liquidi e gas
Elettrolizzatore alcalino
Elettrolisi dell'acqua alcalina
Come elettrolita, questo metodo utilizza una soluzione alcalina - solitamente idrossido di potassio - per facilitare le reazioni elettrochimiche. Gli elettrolizzatori alcalini sono una tecnologia matura soprattutto nella produzione chimica, riconfigurata per la produzione di idrogeno e adatta a impianti di idrogeno verde su larga scala.
Per la misura accurata della portata di idrogeno umido, un misuratore di portata a vortice comeProwirl F 200 rappresenta la soluzione ideale. Generalmente, gli elettroliti a base di NaOH o KOH vengono misurati con misuratori di portata elettromagnetici come Promag P 10.
La gestione del livello dell'acqua nei separatori anodici e catodici è fondamentale per il funzionamento sicuro di tutte le tecnologie di elettrolisi e particolarmente importante per gli elettrolizzatori alcalini a causa della natura caustica e corrosiva dell'elettrolita KOH. Il traboccamento può essere evitato con Liquiphant FTL51B grazie al rilevamento per vibrazioni del livello del liquido tramite forcella vibrante.
La temperatura dell'elettrolizzatore influisce sulla velocità della reazione elettrolitica. Inoltre, l'elettrolizzatore può surriscaldarsi a causa di un insufficiente apporto d'acqua. Il nostro sensore di temperatura iTHERM Moduline TM131 può servire a ottimizzare i parametri di funzionamento dell'elettrolizzatore.
Termometro RTD/TC metrico con pozzetto termometrico saldato per un'ampia gamma di applicazioni industriali
Elettrolizzatore PEM
Elettrolisi dell'acqua PEM
Oltre agli elettrolizzatori alcalini, si utilizzano ampiamente anche gli elettrolizzatori PEM (Proton Exchange Membrane - membrana a scambio protonico). Design compatto e controllo preciso rendono questa tecnologia, basata su una membrana polimerica elettrolita solida, particolarmente adatta ad applicazioni che richiedono flessibilità e reattività nella produzione di idrogeno verde. Gli elettrolizzatori PEM offrono vantaggi quali efficienza elevata, risposta rapida alla variazione dei carichi e idoneità ad applicazioni decentralizzate.
I misuratori di portata massica Coriolis sono estremamente precisi e affidabili. Promass Q 300 può essere utilizzato per ottimizzare i parametri operativi dell'elettrolizzatore PEM.
Levelflex FMP51 è adatto alla misura affidabile del livello nei separatori di idrogeno e ossigeno.
Il nostro Cerabar PMC71B con membrana ceramica assicura una maggiore robustezza nell'acqua di apporto ultrapura, possibile causa di lisciviazione dei metalli e notevoli variazioni delle condizioni operative.
Le alte pressioni negli elettrolizzatori PEM possono comportare la rottura del pozzetto termometrico. Il nostro TM131 offre misure affidabili e maggiore sicurezza grazie alla seconda barriera di processo e al rilevamento dei danni al pozzetto termometrico.
Diversamente da altri tipi, gli elettrolizzatori AEM usano una soluzione alcalina e una membrana che trasporta gli ioni idrossido (OH-). All'anodo, l'acqua si divide in ossigeno e ioni idrossido. La membrana trasporta gli ioni idrossido al catodo dove, reagendo con gli elettroni (provenienti dal circuito elettrico), formano idrogeno gassoso. Rispetto agli elettrolizzatori PEM, gli AEM hanno il potenziale vantaggio di utilizzare catalizzatori a basso costo.
Mantenere il delicato equilibrio tra apporto e deflusso dell’acqua è fondamentale per la stabilità e l’efficienza della membrana. Questo può essere ottenuto con il misuratore di portata elettromagnetico Promag P 300.
Il crossover del gas o la permeazione attraverso la membrana possono essere mitigati facendo funzionare il lato del catodo (H2) di un elettrolizzatore a una pressione maggiore rispetto all'anodo (O2). Il monitoraggio della pressione differenziale può essere fondamentale per garantire che gli elettrolizzatori funzionino correttamente, soprattutto quando i due lati funzionano a pressioni simili. Ciò richiede un attento monitoraggio con Deltabar PMD75B.
Trasmettitore di pressione intelligente che rileva le anomalie di processo, ad esempio le linee di impulso intasate
SOEC
Solid Oxide Electrolysis Cell (SOEC)
L'elettrolisi ad alta temperatura o SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell) è una tecnologia emergente che si basa sul vapore invece che sull'acqua liquida o sull'elettrolita. Il funzionamento a temperature elevate (600-1000 °C) aumenta notevolmente l'efficienza del processo di elettrolisi, soprattutto se integrato con calore residuo o altre fonti di calore ad alta efficienza.
Le temperature operative estreme richiedono sensori robusti e durevoli come la termocoppia per alte temperature TAF16.
La presenza di miscele di gas complesse richiede un'analisi accurata della composizione in evoluzione del gas. Il nostro analizzatore Raman Rxn5 assicura una spettroscopia in linea affidabile.
Prowirl F 200 è un misuratore di portata a vortice affidabile, adatto alla misura del vapore ad alta temperatura, oltre che al rilevamento del vapore umido.
Misuratore di portata versatile con funzione di rilevamento del vapore umido e accuratezza "best-in-class"
Analisi ottica
Misura della qualità dell'idrogeno
A seconda del metodo di trasporto e dell'uso finale, soprattutto nelle celle a combustibile (ISO 14687:2019), l'idrogeno deve soddisfare elevati standard di qualità. Le tecnologie ottiche per la misura di umidità (H2O) e ossigeno (O2) permettono il funzionamento senza manutenzione grazie alle loro qualità intrinseche di robustezza e affidabilità.
I rapidissimi tempi di risposta permettono di identificare le impurità di processo
L'assenza di parti in movimento ed elettroliti, associata a ottiche di lunga durata, consente di minimizzare i requisiti di manutenzione
Facilità di installazione e messa in servizio grazie alla Heartbeat Technology
Enapter utilizza la tecnologia di misura analitica ottica di Endress+Hauser per determinare la purezza dell'idrogeno prodotto. Per saperne di più!
Storia di successo
Una rivoluzione nel campo dell'energia generata da rifiuti
Wildfire Energy fa affidamento sulla tecnologia di misura e sul supporto di Endress+Hauser per garantire l'efficiente produzione di idrogeno e gas di sintesi da biomassa e rifiuti residui.
Storia di successo
Elevata disponibilità di impianto per la produzione di idrogeno
Messer produce idrogeno in un impianto di steam reforming. Lo stabilimento è dotato di numerosi dispositivi di protezione e sicurezza nei punti in cui i valori della pressione sono fondamentali.
Note finali
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%20with%20flange%20connections%20for%20process%20applications%20-%20PP01.jpg "Immagine del flussimetro elettromagnetico Proline Promag P 300 / 5P3B per applicazioni di processo")
