Прымяненне вадароднай энергіі
Забяспечце чысціню вадароду для дасягнення аптымальнай прадукцыйнасці паліўных элементаў
Абапіраючыся на перадавую тэхналогію вызначэння чысціні вадароду, гарантуецца аптымальная праца паліўных элементаў. Маніторынг і кантроль забруджвальных рэчываў, такіх як сляды вільгаці, сляды кіслароду, сляды монааксіду вугляроду, вуглякіслага газу, азоту, агульных вуглевадародаў і серы, абараняе паліўныя элементы і максімізуе эфектыўнасць працы.
Важнасць чысціні вадароду ў паліўных элементах
Паліўны элемент адыгрывае важную ролю ў ланцужку паставак вадароднай энергіі, асабліва ў транспартным сектары, такім як цягнікі, аўтамабілі і караблі. Ён эфектыўна пераўтварае вадарод назад у электрычнасць, вырабляючы чыстую энергію з вадой у якасці адзінага пабочнага прадукту. Незалежна ад таго, ці паступае вадарод непасрэдна з вытворчай сістэмы, ці з сістэмы захоўвання, паліўным элементам патрабуецца вадарод высокай чысціні для дасягнення аптымальнай прадукцыйнасці. Любыя прымешкі ў вадародзе высокай чысціні могуць знізіць прадукцыйнасць паліўнага элемента і прывесці да доўгатэрміновай шкоды.
Паліўныя элементы надзвычай адчувальныя да прымешак, якія могуць прывесці да розных неспрыяльных наступстваў. Нават слядовыя забруджвальнікі, такія як вільгаць (H2O), кісларод (O2), азот (N2) і аксід вугляроду (CO), могуць зніжаць эфектыўнасць пераўтварэння энергіі і зніжаць выходную магутнасць. З часам гэтыя забруджвальнікі таксама могуць пашкодзіць кампаненты паліўных элементаў, асабліва каталізатары (мембрану пратоннага абмену), што прыводзіць да высокіх выдаткаў на абслугоўванне або замену. Для паліўных элементаў, якія адпавядаюць стандарту GB/T 37244-2018 «Тэхнічныя характарыстыкі паліва для транспартных сродкаў з мембранай пратоннага абмену на паліўных элементах — вадарод» \ISO 14687:2019(E), асабліва важна падтрымліваць чысціню вадароду, паколькі гэты стандарт усталёўвае строгія абмежаванні на канцэнтрацыю прымешак, такіх як H2O, O2 і N2. Канкрэтныя ўласцівасці і ўтрыманне прымешак у вадародзе адрозніваюцца ў залежнасці ад крыніцы, няхай гэта будзе паравая рыформінга метану (SMR), піроліз метанолу, вытворчасць кіслароду з коксавых газаў, ачыстка шэрага вадароду або электроліз. Кожны метад вытворчасці вадароду можа ўводзіць розныя забруджвальнікі, якія неабходна кантраляваць і кантраляваць, перш чым вадарод паступіць у паліўны элемент.
Асноўныя паказчыкі выяўлення чысціні вадароду для паліўных элементаў
Каб гарантаваць, што вадарод, які выкарыстоўваецца для паліўных элементаў, адпавядае неабходным стандартам высокай прадукцыйнасці, вельмі важныя наступныя ключавыя паказчыкі выяўлення чысціні:
● Вільготнасць у вадародзе (вадзяная пара): Залішне высокае ўтрыманне вільгаці можа перашкаджаць электрахімічнай рэакцыі ўнутры паліўнага элемента, зніжаць эфектыўнасць і пашкодзіць кампаненты паліўнага элемента. Маніторынг слядоў вільгаці ў вадародзе мае вырашальнае значэнне для забеспячэння дастатковай сухасці вадароду для падтрымання аптымальнай прадукцыйнасці паліўных элементаў.
● Кісларод у вадародзе: забруджванне кіслародам можа знізіць выходную магутнасць і эфектыўнасць паліўных элементаў. Нават невялікая колькасць кіслароду можа значна пагоршыць прадукцыйнасць паліўных элементаў з цягам часу. Пастаянны маніторынг утрымання кіслароду гарантуе, што вадарод не ўтрымлівае гэтага шкоднага забруджвальніка.
● Вокіс вугляроду (CO): Вокіс вугляроду з'яўляецца адным з найбольш шкодных забруджвальнікаў для паліўных элементаў, асабліва для паліўных элементаў з пратонна-абменнай мембранай (PEM). CO адсарбуецца на плацінавым каталізатары, зніжаючы яго здольнасць спрыяць рэакцыі вадарод-кісларод. Нават сляды CO могуць значна пагоршыць прадукцыйнасць і тэрмін службы паліўнага элемента. Маніторынг утрымання CO мае важнае значэнне для прадухілення атручвання каталізатара.
● Аміяк (NH3): Выяўленне слядоў аміяку ў вадародзе для паліўных элементаў мае вырашальнае значэнне для абароны каталізатара, падтрымання прадукцыйнасці паліўных элементаў, забеспячэння бяспекі і кантролю якасці. У практычным прымяненні для дакладнага выяўлення слядоў аміяку ў вадародзе патрабуюцца высокаадчувальныя лазерныя аналітычныя метады і прыборы TDLAS.
● Узровень чысціні вадароду: агульная чысціня вадароду павінна адпавядаць строгім стандартам, такім як GB/T 37244-2018 «Тэхнічныя характарыстыкі паліва для транспартных сродкаў з пратонна-абменнай мембранай для паліўных элементаў — вадарод» \ISO 14687:2019(E), якія ўстанаўліваюць патрабаванні да дапушчальнага ўзроўню забруджвання ў вадародзе, які выкарыстоўваецца для паліўных элементаў. Пастаянны маніторынг чысціні вадароду гарантуе, што вадарод адпавядае гэтым стандартам, прадухіляе пагаршэнне прадукцыйнасці і максімізуе эфектыўнасць паліўных элементаў.
Дадатковыя меркаванні бяспекі: усталёўка і цэласнасць сістэмы
Акрамя пытанняў чысціні, для захоўвання і размеркавання вадароду ў сістэмах паліўных элементаў таксама важныя спецыяльныя меры бяспекі ўстаноўкі і цэласнасці сістэмы. Для выяўлення любых уцечак у сістэме падачы вадароду, якія могуць ствараць сур'ёзныя рызыкі для бяспекі, павінна быць усталявана сістэма выяўлення ўцечак. Акрамя таго, для абароны сістэмы ад выпадковага ўзгарання можа выкарыстоўвацца інертацыя (г.зн. даданне інэртнага газу для зніжэння рызыкі ўзгарання).
Якія аналізатары выкарыстоўваюцца для вызначэння чысціні вадароду для паліўных элементаў?
Каб падтрымліваць узровень чысціні вадароду, неабходны для працы паліўных элементаў, выкарыстоўваецца мноства перадавых аналізатараў для выяўлення і выдалення забруджвальных рэчываў перад тым, як вадарод паступіць у паліўны элемент.
| Элемент вымярэння | Прыкладанне | Рэкамендаваны прадукт |
| Вільготнасць (H2O) | Аналізатар вільготнасці выяўляе вадзяную пару ў вадародзе, каб пераканацца, што вадарод дастаткова сухі для працы паліўнага элемента, тым самым прадухіляючы страту эфектыўнасці і пашкоджанне кампанентаў паліўнага элемента. | CI-AM171\ CI-PC35-2 |
| Чысціня вадароду (H2) | Аналізатары чысціні даюць дадзеныя аб агульнай якасці вадароду ў рэжыме рэальнага часу, гарантуючы яго адпаведнасць стандартам чысціні для паліўных элементаў, такім як GB/T 37244-2018 «Тэхнічныя характарыстыкі паліва для транспартных сродкаў з пратонна-абменнай мембранай на паліўных элементах — вадарод» \ISO 14687:2019(E). Гэта гарантуе эфектыўную працу паліўных элементаў без рызыкі забруджвання. | Храматограф CI-551-2, CI-PC9280-PDHID |
| Кісларод (O2) | Аналізатар кіслароду бесперапынна кантралюе наяўнасць кіслароду ў вадародзе, каб гарантаваць, што ўзровень кіслароду застанецца ў дапушчальных межах і прадухіліць атручванне каталізатара. | CI-PC95-2\ CI-PC951-2\ CI-PC935 |
| Чадны газ (CO) | Аналізатары чаднага газу неабходныя для выяўлення ўзроўню слядоў чаднага газу, прадухілення атручвання плацінавымі каталізатарамі ў паліўных элементах і падтрымання высокай эфектыўнасці. | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDCраматограф |
| Вуглякіслы газ (CO2) | Выяўленне слядоў вуглякіслага газу ў вадародзе для паліўных элементаў з'яўляецца ключавой мерай для забеспячэння эфектыўнай і стабільнай працы і падаўжэння тэрміну службы паліўных элементаў. | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDCраматограф |
| CnHm\CH4 | Вуглевадародныя злучэнні могуць падвяргацца рэакцыям акіслення ўнутры паліўных элементаў, утвараючы вуглякіслы газ і ваду. Гэта не толькі разводзіць канцэнтрацыю вадароду і зніжае выходную магутнасць паліўных элементаў, але і можа прывесці да забруджвання або атручвання каталізатара. | Храматограф CI-PC9001\ CI-PC61\ CI-PC9260\ CI-PC9280-PDHID |
| Азот | Вызначэнне ўтрымання азоту дапамагае ацаніць чысціню вадароду; высокія канцэнтрацыі азоту могуць разбавіць канцэнтрацыю вадароду і знізіць выходную магутнасць паліўнага элемента, забяспечваючы аптымальную працу паліўнага элемента. | Храматограф CI-PC9280-PDHID |
| (N2) | ||
| Аміяк (NH3) | Выяўленне слядоў аміяку ў вадародзе для паліўных элементаў мае вырашальнае значэнне для абароны каталізатара, падтрымання прадукцыйнасці паліўных элементаў, забеспячэння бяспекі і кантролю якасці. | CI-PC62 |
Прымяненне вытворчасці вадароду
● Вымярэнне канцэнтрацыі вадароду, які ўводзіцца ў газаправоды (для транспарціроўкі — тут маецца на ўвазе сцэнар, калі вадарод транспартуецца па газаправодах);
● Вымярэнне чысціні/якасці захоўванага вадароду для прадухілення забруджвання паліўных элементаў;
● Вымярэнне паравой рыформінгі метану (SMR), піролізу метанолу і вытворчасці кіслароду з коксавага газу; выяўленне і кантроль якасці для працэсаў ачысткі шэрага вадароду і вытворчасці вадароду шляхам электролізу вады;
● Бяспека і чысціня захоўвання вадароду.
