Aplikasi Energi Hidrogen
Pastikan kemurnian hidrogen untuk mencapai kinerja optimal sel bahan bakar.
Dengan mengandalkan teknologi deteksi kemurnian hidrogen tingkat lanjut, kinerja optimal sel bahan bakar terjamin. Dengan memantau dan mengendalikan kontaminan seperti jejak kelembapan, jejak oksigen, jejak karbon monoksida, karbon dioksida, nitrogen, total hidrokarbon, dan sulfur, teknologi ini melindungi sel bahan bakar dan memaksimalkan efisiensi operasional.
Pentingnya Kemurnian Hidrogen dalam Sel Bahan Bakar
Sel bahan bakar memainkan peran penting dalam rantai pasokan energi hidrogen, khususnya di sektor transportasi seperti kereta api, mobil, dan kapal. Sel bahan bakar secara efisien mengubah hidrogen kembali menjadi listrik, menghasilkan energi bersih dengan air sebagai satu-satunya produk sampingan. Baik hidrogen berasal langsung dari sistem produksi atau sistem penyimpanan, sel bahan bakar membutuhkan hidrogen dengan kemurnian tinggi untuk mencapai kinerja optimal. Setiap pengotor dalam hidrogen dengan kemurnian tinggi dapat mengurangi kinerja sel bahan bakar dan menyebabkan kerusakan jangka panjang.
Sel bahan bakar sangat sensitif terhadap pengotor, yang dapat menimbulkan berbagai efek buruk. Bahkan kontaminan dalam jumlah kecil seperti uap air (H2O), oksigen (O2), nitrogen (N2), dan karbon monoksida (CO) dapat menghambat efisiensi konversi energi dan mengurangi daya keluaran. Seiring waktu, kontaminan ini juga dapat merusak komponen sel bahan bakar, khususnya katalis (membran pertukaran proton), yang mengakibatkan biaya perawatan atau penggantian yang tinggi. Untuk sel bahan bakar yang sesuai dengan GB/T 37244-2018 Spesifikasi Bahan Bakar untuk Kendaraan Sel Bahan Bakar Membran Pertukaran Proton—Hidrogen \ISO 14687:2019(E), sangat penting untuk menjaga kemurnian hidrogen, karena standar ini menetapkan batasan ketat pada konsentrasi pengotor seperti H2O, O2, dan N2. Sifat dan kandungan pengotor dalam hidrogen bervariasi tergantung pada sumbernya, apakah itu reformasi metana uap (SMR), pirolisis metanol, produksi oksigen dari gas tanur kokas, pemurnian hidrogen abu-abu, atau elektrolisis. Setiap metode produksi hidrogen dapat menghasilkan kontaminan yang berbeda, yang perlu dipantau dan dikendalikan sebelum hidrogen masuk ke dalam sel bahan bakar.
Indikator Utama Pendeteksi Kemurnian Hidrogen untuk Sel Bahan Bakar
Untuk memastikan hidrogen yang digunakan untuk sel bahan bakar memenuhi standar yang diperlukan untuk kinerja tinggi, indikator deteksi kemurnian utama berikut ini sangat penting:
● Kelembapan dalam hidrogen (uap air): Kandungan kelembapan yang terlalu tinggi dapat mengganggu reaksi elektrokimia di dalam sel bahan bakar, mengurangi efisiensi, dan dapat merusak komponen sel bahan bakar. Memantau kandungan kelembapan dalam hidrogen sangat penting untuk memastikan bahwa hidrogen cukup kering agar kinerja sel bahan bakar tetap optimal.
● Oksigen dalam hidrogen: Kontaminasi oksigen dapat mengurangi daya keluaran dan efisiensi sel bahan bakar. Bahkan sejumlah kecil oksigen dapat secara signifikan menurunkan kinerja sel bahan bakar seiring waktu. Pemantauan kandungan oksigen secara terus menerus memastikan bahwa hidrogen tidak mengandung kontaminan berbahaya ini.
● Karbon monoksida (CO): Karbon monoksida adalah salah satu kontaminan paling berbahaya bagi sel bahan bakar, terutama sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEM). CO terserap ke katalis platinum, mengurangi kemampuannya untuk memfasilitasi reaksi hidrogen-oksigen. Bahkan jejak CO pun dapat sangat menurunkan kinerja dan masa pakai sel bahan bakar. Pemantauan kandungan CO sangat penting untuk mencegah keracunan katalis.
● Amonia (NH3): Mendeteksi kandungan amonia dalam jumlah kecil pada hidrogen untuk sel bahan bakar sangat penting untuk melindungi katalis, menjaga kinerja sel bahan bakar, memastikan keamanan, dan mengendalikan kualitasnya. Dalam aplikasi praktis, metode dan instrumen analitik laser TDLAS dengan sensitivitas tinggi diperlukan untuk mendeteksi kandungan amonia dalam jumlah kecil pada hidrogen secara akurat.
● Tingkat Kemurnian Hidrogen: Kemurnian hidrogen secara keseluruhan harus sesuai dengan standar ketat seperti GB/T 37244-2018 Spesifikasi Bahan Bakar untuk Kendaraan Sel Bahan Bakar Membran Pertukaran Proton - Hidrogen \ISO 14687:2019(E), yang menetapkan persyaratan untuk tingkat kontaminan yang dapat diterima dalam hidrogen yang digunakan untuk sel bahan bakar. Pemantauan kemurnian hidrogen secara terus menerus memastikan bahwa hidrogen tersebut sesuai dengan standar ini, mencegah penurunan kinerja, dan memaksimalkan efisiensi sel bahan bakar.
Pertimbangan Keamanan Tambahan: Instalasi dan Integritas Sistem
Selain masalah kemurnian, langkah-langkah keselamatan instalasi dan integritas sistem tertentu juga sangat penting untuk penyimpanan dan distribusi hidrogen dalam sistem sel bahan bakar. Sistem deteksi kebocoran harus dipasang untuk mengidentifikasi kebocoran apa pun dalam pasokan hidrogen, yang dapat menimbulkan risiko keselamatan serius. Lebih lanjut, inertisasi (yaitu, menambahkan gas inert untuk mengurangi risiko pembakaran) dapat digunakan untuk melindungi sistem dari peristiwa penyalaan yang tidak disengaja.
Alat analisis apa yang digunakan untuk mendeteksi kemurnian hidrogen untuk sel bahan bakar?
Untuk menjaga tingkat kemurnian hidrogen yang dibutuhkan untuk pengoperasian sel bahan bakar, berbagai alat analisis canggih digunakan untuk mendeteksi dan menghilangkan kontaminan sebelum hidrogen masuk ke dalam sel bahan bakar.
| Item Pengukuran | Aplikasi | Produk yang Direkomendasikan |
| Kelembapan (H2O) | Alat pengukur kelembapan mendeteksi uap air dalam hidrogen untuk memastikan bahwa hidrogen cukup kering untuk pengoperasian sel bahan bakar, sehingga mencegah kehilangan efisiensi dan kerusakan pada komponen sel bahan bakar. | CI-AM171\ CI-PC35-2 |
| Kemurnian Hidrogen (H2) | Penganalisis kemurnian memberikan data waktu nyata tentang kualitas hidrogen secara keseluruhan, memastikan bahwa hidrogen memenuhi standar kemurnian untuk aplikasi sel bahan bakar seperti GB/T 37244-2018 Spesifikasi Bahan Bakar untuk Kendaraan Sel Bahan Bakar Membran Pertukaran Proton—Hidrogen \ISO 14687:2019(E). Hal ini menjamin pengoperasian sel bahan bakar yang efisien tanpa risiko kontaminasi. | Kromatograf CI-551-2, CI-PC9280-PDHID |
| Oksigen (O2) | Alat analisis oksigen terus memantau keberadaan oksigen dalam hidrogen untuk memastikan bahwa kadar oksigen tetap berada dalam batas yang dapat diterima dan mencegah keracunan katalis. | CI-PC95-2\ CI-PC951-2\ CI-PC935 |
| Karbon monoksida (CO) | Alat analisis karbon monoksida sangat penting untuk mendeteksi kadar karbon monoksida dalam jumlah kecil, mencegah keracunan katalis platinum dalam sel bahan bakar, dan menjaga efisiensi yang tinggi. | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDChromatograph |
| Karbon dioksida (CO2) | Deteksi jejak karbon dioksida dalam hidrogen untuk sel bahan bakar merupakan langkah kunci untuk memastikan pengoperasian yang efisien dan stabil serta memperpanjang masa pakai sel bahan bakar. | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDChromatograph |
| CnHm\CH4 | Senyawa hidrokarbon dapat mengalami reaksi oksidasi di dalam sel bahan bakar, menghasilkan karbon dioksida dan air. Hal ini tidak hanya mengurangi konsentrasi hidrogen dan menurunkan daya keluaran sel bahan bakar, tetapi juga dapat menyebabkan kontaminasi atau keracunan pada katalis. | Kromatografi CI-PC9001\ CI-PC61\ CI-PC9260\ CI-PC9280-PDHID |
| Nitrogen | Mendeteksi kandungan nitrogen membantu menilai kemurnian hidrogen; konsentrasi nitrogen yang tinggi dapat mengencerkan konsentrasi hidrogen dan mengurangi daya keluaran sel bahan bakar, sehingga memastikan sel bahan bakar beroperasi pada kinerja optimalnya. | Kromatograf CI-PC9280-PDHID |
| (N2) | ||
| Amonia (NH3) | Deteksi kandungan amonia dalam jumlah kecil pada hidrogen untuk sel bahan bakar sangat penting untuk perlindungan katalis, pemeliharaan kinerja sel bahan bakar, jaminan keselamatan, dan kontrol kualitas. | CI-PC62 |
Aplikasi Produksi Hidrogen
● Mengukur konsentrasi hidrogen yang disuntikkan ke dalam pipa gas alam (untuk transportasi - di sini mengacu pada skenario di mana hidrogen diangkut melalui pipa gas alam);
● Mengukur kemurnian/kualitas hidrogen yang disimpan untuk mencegah kontaminasi sel bahan bakar;
● Pengukuran reformasi metana uap (SMR), pirolisis metanol, dan produksi oksigen dari gas tanur kokas; deteksi dan kontrol kualitas untuk pemurnian hidrogen abu-abu dan proses produksi hidrogen elektrolisis air;
● Keamanan dan kemurnian penyimpanan hidrogen.
