Водород играет важную роль в производстве возобновляемой энергии. Приборы для измерения и анализа газов(газоанализатор водорода, датчик давления водорода,расходомер водорода, датчики температуры) помогают усовершенствовать производственный процесс, снизить затраты и увеличить срок службы процессов производства водорода, хранения и транспортировки водорода, станций и топливных элементов.
Приборы и газовый анализ водорода
Измерительные приборы Fuji Electric разработаны для эффективного решения важнейших задач водородной промышленности на всех этапах ее производства.
Вот как мы решаем эти проблемы:
Управление затратами: наши передовые технологии минимизируют производственные и эксплуатационные расходы, помогая вам оставаться конкурентоспособными на рынке "зеленой" энергии.
Эффективность производства: мы поможем вам повысить производительность процессов производства водорода, максимизировать производительность и сократить потери энергии.
Надежность оборудования: Наши надежные решения гарантируют долговечность и устойчивость установок даже в сложных условиях эксплуатации и при воздействии коррозии.
Качество продукции: Мы обеспечиваем точное и надежное измерение чистоты водорода, гарантируя качество, необходимое для его применения в мобильном и промышленном секторах.
Компания Fuji Electric предоставляет вам возможность решать современные задачи и готовиться к более экологичному и устойчивому будущему.
Устойчивое производство
Соответствие действующим стандартам
Безопасность технологических процессов
Снижение производственных затрат
Водород - энергия будущего
Водород, который часто называют энергией будущего, обещает перевернуть наш подход к производству и использованию чистой энергии. Он отличается своей чистотой, энергоэффективностью и способностью к хранению. Его также ценят за универсальность и технические сложности, которые он представляет.
Характеристики водородной энергии
Чистота и устойчивость: водород - чистый источник энергии, при его использовании в топливных элементах образуется в основном вода. Это делает его привлекательной альтернативой ископаемому топливу для сокращения выбросов парниковых газов и борьбы с изменением климата.
Высокая энергоэффективность: топливные элементы, использующие водород, преобразуют химическую энергию непосредственно в электричество, что обеспечивает более высокую эффективность по сравнению с традиционными методами преобразования энергии, такими как сжигание.
Хранение энергии: водород можно хранить в газообразной или жидкой форме, что позволяет гибко использовать его в различных энергетических приложениях, включая транспорт, периодически возобновляемые источники энергии и промышленные нужды.
Универсальность: водород можно производить из различных источников, включая возобновляемые источники энергии, природный газ, уголь или даже органические отходы, что делает его поставки адаптируемыми и диверсифицированными.
Технические проблемы: Несмотря на многочисленные преимущества водорода, его производство, хранение и транспортировка сопряжены с серьезными техническими проблемами, особенно с точки зрения безопасности из-за его высокой горючести и малого размера молекул, что может привести к утечкам через материалы, не предназначенные для его удержания.
Водород, который часто называют энергоносителем будущего, бывает разных цветов в зависимости от способа его производства и воздействия на окружающую среду. Каждый тип классифицируется по цвету, который содержит информацию о преимуществах и недостатках, связанных с процессом его производства.
Черный и бурый водород производятся путем газификации угля и бурого угля соответственно. При этих способах выделяется большое количество CO2 и других парниковых газов, что представляет собой серьезную проблему для экологического перехода.
Зеленый водород производится путем электролиза воды с использованием электроэнергии из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая энергия. Это самый экологичный и чистый вариант, но он остается дорогим из-за стоимости возобновляемой энергии и технологии электролиза.
Розовый водород (иногда его называют красным или фиолетовым), как и зеленый, получают путем электролиза, но только изядерной энергии. Несмотря на низкий углеродный след, он вызывает опасения по поводу ядерной безопасности и обращения с радиоактивными отходами.
Голубой водород производится из углеводородов, таких как природный газ, с использованием процесса улавливания и хранения углерода (УХУ) для минимизации выбросов. Он чище, чем черный или коричневый водород, но все еще опирается на ископаемое топливо и требует эффективной инфраструктуры УХУ.
Белый водород относится к геотермальному водороду, добываемому непосредственно из природных источников, но его доступность ограничена геотермально активными регионами.
Бирюзовый водород получают путем пиролиза метана, что является более чистым методом, поскольку вместо CO2 образуется твердый углерод. Однако эта технология все еще находится на ранней стадии развития.
Желтый водород иногда используется для обозначения водорода, произведенного методом электролиза с использованием электроэнергии из возобновляемых и ископаемых источников, что ставит его по уровню углеродного следа где-то между зеленым и серым.
Серый водород производится из природного газа методом парового риформинга без улавливания выделяющегося CO2, что делает его значительным источником выбросов парниковых газов.
С 17 февраля 2021 года, благодаря постановлению, закрепленному в Законе об энергетике и климате, водородный сектор во Франции получил подтвержденное юридическое признание в Энергетическом кодексе. Эта инновационная правовая база предлагает обновленный подход к классификации водорода, отказываясь от старых цветных категорий в пользу классификации, основанной на экологических характеристиках водорода.
В результате оценка водорода теперь сосредоточена на его воздействии на окружающую среду, подчеркивая природу его исходного источника энергии и объем выбросов CO2, образующихся при его производстве.
Возобновляемый водород обычно включает в себя зеленый водород, а иногда и розовый, при условии, что ядерная энергия считается возобновляемой.
Низкоуглеродныйводород включает в себя типы водорода, при производстве которых выделяется меньше CO2, чем при использовании традиционных методов, в частности голубой водород и иногда бирюзовый водород. Директива по рынку газа и водорода устанавливает порог в 3,38 кгCO2экв/кгH2 для определения низкоуглеродного водорода.
Газированный водород - это термин, используемый для описания форм водорода, производимых с большим углеродным следом, таких как черный или коричневый водород.
Каждый тип водорода представляет собой компромисс между стоимостью, доступностью и воздействием на окружающую среду, что отражает сложность перехода к водородной экономике и необходимость постоянных инноваций для достижения устойчивого и экономически выгодного производства.
Метод получения водорода
Традиционный метод получения водорода: паровой риформинг (SMR)
Преимущества: самый дешевый метод, на который приходится 90% мирового производства H2
Углеродный след: от 1 до 6 кгCO2экв/кгH2
Для получения водорода методом парового риформинга углеводород и пар нагреваются в присутствии катализатора. Получается H2 или смесь CO и H2. В качестве сырья используются легкие углеводороды, такие как метан, природный газ, сжиженный газ и лигроин. Перед использованием эти материалы должны быть обессерены.
Метод парового риформинга метана включает в себя серию химических реакций, в ходе которых углеводород реагирует с паром с образованием водорода и углекислого газа.
В этом контексте каждый измерительный прибор играет особую роль в обеспечении эффективного и безопасного производства.
Измерение давления необходимо для контроля давления внутри реакторов, обеспечивая оптимальные условия для протекания химических реакций и общую безопасность процесса. Измерение температуры также имеет решающее значение, позволяя контролировать и регулировать температуру в реакторе, поскольку для эффективного риформинга необходимы высокие температуры, что напрямую влияет на производительность и долговечность оборудования.
Измерение расхода играет незаменимую роль в регулировании подачи пара и углеводородов в реактор, обеспечивая поддержание необходимых химических реакций и непрерывное производство водорода.Газовый анализ также используется для изучения состава производимых газов, проверки эффективности преобразования углеводородов в водород и обнаружения примесей или побочных продуктов, таких как угарный газ, которые могут ухудшить качество газа.
Хотя это менее распространено, измерение уровня используется для контроля объемов жидкостей, таких как вода и углеводороды, перед их переработкой, обеспечивая точное управление сырьем, необходимым для процесса.
Приборы, адаптированные для парового риформинга (SMR)
Электролизеры находятся на переднем крае технологий, используя электрическую энергию для разделения воды на водород и кислород. Существуют различные технологии: электролиз щелочной воды (AWE), электролиз с использованием протонообменной мембраны (PEM), электролиз с использованием твердого оксида (SOEC) и электролиз с использованием анионообменной мембраны (AEM).
Обеспечение максимальной эффективности и безопасности процесса производства водорода путем электролиза воды в значительной степени зависит от точности измерительных приборов и систем управления.
Датчики давления необходимы для поддержания внутреннего давления в электролизере в безопасных рабочих пределах, что позволяет предотвратить опасный сценарий превышения давления. Не менее важна роль технологии измерения температуры, которая обеспечивает данные в реальном времени для мониторинга теплового состояния электролизера - переменной, существенно влияющей на эффективность и долговечность процесса.
Водородныерасходомеры обеспечивают точное количественное измерение выхода водорода, позволяя операторам контролировать темпы производства и вносить коррективы для оптимизации производительности.
Наконец,анализ состава водорода играет важную роль в обеспечении чистоты производимого водорода. Этот аналитический процесс гарантирует соответствие производимого водорода высоким стандартам качества, необходимым для различных применений, и одновременно выявляет любые нежелательные примеси или побочные продукты, которые могут появиться в процессе электролиза.
Традиционный метод получения водорода: Производные водорода, Металлургическая промышленность, Производство кальцинированной соды
Особенности :
Сырье: уголь, железная руда, морская вода (рассол)
Энергия: тепло, электричество
Получение водорода в качестве побочного продукта в различных отраслях промышленности, включая производство стали и каустической соды, ставит уникальные задачи по улавливанию, очистке и эффективному использованию этого ценного газа. Вот как точность измерительных приборов помогает контролировать и оптимизировать эти процессы.
В металлургии, в частности при производстве стали, при восстановлении оксидов железа с помощью альтернативных методов восстановления часто выделяется водород. Датчик давления водорода в этом контексте помогает контролировать и управлять реакционными средами, в которых выделяется водород, обеспечивая безопасные и оптимальные условия работы для восстановления металла. Измерение температуры также имеет решающее значение, обеспечивая достижение и поддержание в печах и другом оборудовании температур, необходимых для эффективного восстановления металла, при одновременном управлении производством водорода.
В промышленности каустической соды водород производится как побочный продукт при электролизе рассола в процессе хлоркалия. Измерение давления играет важную роль в управлении электролитическими ячейками, где колебания давления могут влиять на эффективность электролиза и безопасность процесса. Датчики температуры используются для регулирования температуры в ячейках, оптимизируя электролитические реакции и количество вырабатываемого водорода. Измерение расхода контролирует поток рассола и химических растворов, обеспечивая стабильную подачу и непрерывность производства.
В обоих случаях газоанализаторы необходимы для определения чистоты полученного водорода. Этот шаг имеет решающее значение для принятия решения о том, можно ли использовать водород непосредственно в других промышленных процессах или он нуждается в дальнейшей очистке. Например, наличие таких примесей, как монооксид углерода, может потребовать применения таких технологий очистки, как адсорбция с поворотом давления (PSA), прежде чем водород можно будет безопасно использовать.
Наконец, измерение уровня в резервуарах для хранения водорода помогает управлять имеющимися запасами и планировать производство или продажу излишков водорода. Это позволяет не только эффективно управлять ресурсами, но и стратегически интегрировать водород в общую промышленную деятельность компании.
Таким образом, интеграция этих мер в промышленные процессы - это не просто вопрос соблюдения нормативных требований, а важнейший элемент повышения эффективности, максимизации выхода производимого водорода и укрепления обязательств по устойчивому развитию соответствующих отраслей.
Приборы, адаптированные для получения производных водорода в металлургии и содовой промышленности
Газификация угля - это сложный метод получения водорода, при котором уголь превращается в богатую водородом газовую смесь, называемую сингазом.
Углерод, подаваемый в печь, вступает в реакцию с O2 в воздухе, образуя CO2 и/или CO, или реагирует с водяным паром, образуя CO и H2.
Полученный CO вступает в реакцию с водяным паром, растворяясь в CO и H2. CO + H2O CO2 + H2. Этот процесс, протекающий при высокой температуре и под давлением, требует использования передовых технологий измерения для обеспечения эффективности и безопасности работы.
Датчики давления необходимы для точного контроля рабочих условий в газификаторе, где стабильное давление имеет решающее значение для протекания химической реакции.
Измерение температуры играет важную роль в контроле и регулировании высоких температур, необходимых для реакции газификации.
Расходомер обеспечивает строгий контроль количества вводимого кислорода и водяного пара - ключевых элементов для оптимального производства сингаза.
Кроме того, газовый анализ используется для изучения состава сингаза и корректировки параметров процесса в режиме реального времени, обеспечивая максимальное производство водорода при минимальном содержании примесей. Наконец, измерение уровня помогает управлять резервуарами для хранения исходных материалов и готовой продукции, обеспечивая непрерывную и эффективную подпитку системы.
Вместе эти измерительные приборы позволяют точно и эффективно управлять процессом газификации угля, делая его жизненно важным компонентом современной водородной промышленности.
Будущие технологии производства водорода: термохимическая конверсия, термолиз биомассы, фотолиз и др.
Особенности :
Сырье: вода, биомасса (древесина, сельскохозяйственные отходы, отходы лесного хозяйства и т.д.)
Энергия: тепловая, электрическая, солнечная (возобновляемые источники энергии)
Преимущество: использование природной энергии
Углеродный след: 2 кгCO2экв/часH2
Побочные продукты: нефть, сингаз, биоуголь
Производство водорода путем термохимической конверсии, термолиза биомассы и фотолиза - это инновационные методы, использующие различные источники энергии для расщепления молекул воды или других органических соединений до водорода. Каждый из этих методов требует специализированных измерительных приборов для оптимизации выхода и обеспечения безопасности процесса.
При термохимической конверсии и термолизе биомассы, когда высокие температуры используются для расщепления биомассы до водорода и других газов, измерение температуры имеет решающее значение. Оно позволяет точно контролировать условия реакции, что необходимо для достижения максимальной эффективности.
Регулирование давления также важно для поддержания контролируемой среды, оптимизации реакции и обеспечения безопасности. Газоанализаторы играют важную роль в определении характеристик образующихся газов и соответствующей настройке параметров реакции, обеспечивая чистоту получаемого водорода и уменьшая количество нежелательных побочных продуктов.
В случае фотолиза, в котором для расщепления воды на водород и кислород используется свет, в частности солнечный, измерение расхода используется для контроля подачи воды и выделения газов, обеспечивая непрерывную и эффективную работу системы.
Приборы для термохимической конверсии, термолиза биомассы, фотолиза
Этап упаковки и грузовые перевозки имеют решающее значение для обеспечения бесперебойной и надежной цепи поставок водорода.
Устройства для измерения давления играют важную роль в контроле давления при сжатии водорода и его поддержании в резервуарах или баллонах во время транспортировки. Это позволяет избежать рисков, связанных с повышением давления, которое может нарушить целостность контейнеров.
Контроль температуры необходим для того, чтобы водород не подвергался температурным колебаниям, которые могут вызвать опасное повышение давления при хранении и транспортировке.
Расходомер необходим для точного определения скорости зарядки или разрядки водорода из хранилищ, что позволяет оптимизировать управление и выставлять точные счета.
Газовый анализ также крайне важен: он гарантирует отсутствие загрязнений на протяжении всего пути следования водорода, сохраняя его чистоту для конечного использования.
Наконец, измерение уровня используется для точного определения объема водорода, находящегося в резервуарах во время транспортировки, обеспечивая четкое знание объемов, находящихся в обращении, и помогая предотвратить перегрузку или нехватку продукта.
Соответствующее оборудование для кондиционирования и транспортировки водорода
Водородные распределительные станции играют роль нервных центров, обеспечивая связь между производителями водорода и конечными потребителями. Точность и безопасность на этих станциях гарантируют специализированные измерительные приборы, которые управляют процессом распределения.
Контроль давления является основополагающим фактором для безопасного распределения водорода по транспортным средствам или контейнерам, обеспечивая поддержание давления во время заправки в пределах безопасных параметров.
Измерение температуры имеет огромное значение для контроля температуры водорода и окружающей среды станции - двух факторов, влияющих на безопасность и эффективность дозирования. Тщательный контроль помогает избежать колебаний давления, вызванных изменением температуры.
Что касается расходомеров, то они обеспечивают точное измерение количества отпущенного водорода, что важно как для управления запасами, так и для точного выставления счетов потребителям.
Анализ состава газа используется для подтверждения чистоты водорода на момент продажи, что является критерием качества и может определять энергоэффективность автомобилей, работающих на водороде.
Наконец, датчики уровня необходимы для контроля количества водорода, доступного для распределения, что позволяет эффективно управлять запасами станции для постоянного удовлетворения спроса. В совокупности эти меры формируют технологическую основу для безопасной и надежной работы водородных заправочных станций - ключевых элементов энергетической инфраструктуры завтрашнего дня.
Соответствующее оборудование для водородных заправочных станций
Стационарные топливные элементы для производства электроэнергии (Stationary PAC) используют водород для чистой и эффективной выработки электроэнергии и оснащены рядом необходимых измерительных приборов для оптимизации их работы и обеспечения безопасности.
Приборы для измерения давления играют важнейшую роль в контроле давления водорода, подаваемого в ячейки, обеспечивая подачу газа в оптимальном для электрохимической реакции количестве. Датчики температуры также необходимы, поскольку они контролируют температуру внутри топливных элементов, предотвращая перегрев, который может привести к повреждению компонентов и снижению эффективности системы.
Датчики потока обеспечивают точный контроль за поступлением водорода и кислорода в клетки, что крайне важно для поддержания правильного баланса между реактивами и максимального производства энергии.
Газоанализаторы используются для контроля качества водорода и обнаружения любых загрязняющих веществ, которые могут повлиять на производительность или срок службы элементов. Наконец, датчики уровня часто интегрируются для контроля уровня хранимого водорода, обеспечивая непрерывную подачу без перерывов в работе.
Поэтому эти измерительные приборы необходимы для безопасной и эффективной работы стационарных ПАК, позволяя осуществлять мониторинг в режиме реального времени и быстро реагировать на изменения условий эксплуатации. Их использование гарантирует, что эти системы смогут обеспечить надежный и устойчивый источник энергии, одновременно поддерживая экологические цели по сокращению выбросов и развитию возобновляемых источников энергии.
Соответствующее оборудование для водородных заправочных станций
