יישומי אנרגיה מימן
להבטיח טוהר מימן כדי להשיג ביצועים אופטימליים של תאי דלק
בהסתמך על טכנולוגיית מתקדמת לגילוי טוהר מימן, מובטחת הביצועים האופטימליים של תאי דלק. על ידי ניטור ובקרה של מזהמים כגון עקבות של לחות, עקבות של חמצן, עקבות של פחמן חד-חמצני, פחמן דו-חמצני, חנקן, סך הפחמימנים וגופרית, הוא מגן על תאי הדלק וממקסם את יעילות התפעול.
חשיבות טוהר המימן בתאי דלק
תא הדלק ממלא תפקיד קריטי בשרשרת אספקת האנרגיה של מימן, במיוחד במגזר התחבורה כמו רכבות, מכוניות וספינות. הוא ממיר ביעילות מימן בחזרה לחשמל, ומייצר אנרגיה נקייה כאשר מים הם תוצר הלוואי היחיד. בין אם המימן מגיע ישירות ממערכת ייצור או ממערכת אחסון, תאי דלק דורשים מימן בעל טוהר גבוה כדי להשיג ביצועים אופטימליים. כל זיהום במימן בעל טוהר גבוה עלול להפחית את ביצועי תאי הדלק ולגרום נזק לטווח ארוך.
תאי דלק רגישים ביותר לזיהומים, אשר עלולים לגרום למגוון תופעות לוואי שליליות. אפילו מזהמים זעירים כמו לחות (H2O), חמצן (O2), חנקן (N2) ופחמן חד-חמצני (CO) יכולים לעכב את יעילות המרת האנרגיה ולהפחית את תפוקת החשמל. עם הזמן, מזהמים אלה עלולים גם לפגוע ברכיבי תאי הדלק, ובמיוחד בזרזים (ממברנת חילוף פרוטונים), וכתוצאה מכך לעלויות תחזוקה או החלפה גבוהות. עבור תאי דלק התואמים לתקן GB/T 37244-2018 "מפרט דלק עבור כלי רכב עם ממברנת חילוף פרוטונים - מימן \ISO 14687:2019(E), חשוב במיוחד לשמור על טוהר המימן, שכן תקן זה קובע מגבלות מחמירות על ריכוזי זיהומים כגון H2O, O2 ו-N2. התכונות הספציפיות ותכולת הזיהומים במימן משתנים בהתאם למקור, בין אם מדובר ברפורמינג של מתאן בקיטור (SMR), פירוליזה של מתנול, ייצור חמצן מגז תנור קוק, טיהור מימן אפור או אלקטרוליזה. כל שיטת ייצור מימן עשויה להכניס מזהמים שונים, שיש לנטר ולשלוט בהם לפני שהמימן נכנס לתא הדלק.
אינדיקטורים מרכזיים לגילוי טוהר של מימן עבור תאי דלק
כדי להבטיח שהמימן המשמש לתאי דלק עומד בסטנדרטים הנדרשים לביצועים גבוהים, מדדי זיהוי הטוהר המרכזיים הבאים הם קריטיים:
● לחות במימן (אדי מים): תכולת לחות גבוהה מדי עלולה להפריע לתגובה האלקטרוכימית בתוך תא הדלק, להפחית את היעילות ולפגוע ברכיבי תא הדלק. ניטור של תכולת לחות עקבות במימן הוא קריטי כדי להבטיח שהמימן יבש מספיק כדי לשמור על ביצועים אופטימליים של תאי הדלק.
● חמצן במימן: זיהום חמצן יכול להפחית את תפוקת ההספק והיעילות של תאי דלק. אפילו כמויות קטנות של חמצן יכולות לפגוע משמעותית בביצועי תאי הדלק לאורך זמן. ניטור מתמשך של תכולת החמצן מבטיח שהמימן אינו מכיל מזהם מזיק זה.
● פחמן חד-חמצני (CO): פחמן חד-חמצני הוא אחד המזהמים המזיקים ביותר לתאי דלק, במיוחד לתאי דלק בעלי קרום חילוף פרוטונים (PEM). פחמן חד-חמצני נספג בזרז הפלטינה, ומפחית את יכולתו להקל על תגובת המימן-חמצן. אפילו זעיר של פחמן חד-חמצני יכול לפגוע משמעותית בביצועי תאי הדלק ובאורך החיים שלהם. ניטור תכולת ה-CO חיוני למניעת הרעלת זרז.
● אמוניה (NH3): גילוי תכולת אמוניה עקבות במימן עבור תאי דלק הוא קריטי להגנה על הזרז, שמירה על ביצועי תאי הדלק, הבטחת בטיחות ובקרת האיכות. ביישומים מעשיים, נדרשים שיטות ומכשירים אנליטיים בלייזר TDLAS בעלי רגישות גבוהה כדי לזהות במדויק תכולת אמוניה עקבות במימן.
● רמת טוהר המימן: טוהר המימן הכולל חייב לעמוד בתקנים מחמירים כגון GB/T 37244-2018 מפרט דלק עבור כלי רכב בעלי ממברנת חילוף פרוטונים - מימן \ISO 14687:2019(E), אשר קובעים דרישות לרמות מזהמים מקובלות במימן המשמש לתאי דלק. ניטור מתמשך של טוהר המימן מבטיח שהמימן עומד בתקנים אלה, מונע פגיעה בביצועים וממקסם את יעילות תאי הדלק.
שיקולי בטיחות נוספים: התקנה ותקינות המערכת
בנוסף לחששות בנוגע לניקיון, אמצעי בטיחות ושלמות מערכת ספציפיים הם קריטיים גם הם לאחסון והפצת מימן במערכות תאי דלק. יש להתקין מערכת לגילוי דליפות כדי לזהות כל דליפה באספקת המימן, אשר עלולה להוות סיכוני בטיחות חמורים. יתר על כן, ניתן להשתמש בגז אינרטי (כלומר, הוספת גז אינרטי כדי להפחית את הסיכון לבעירה) כדי להגן על המערכת מפני אירועי הצתה מקריים.
אילו אנליזטורים משמשים לזיהוי טוהר המימן עבור תאי דלק?
כדי לשמור על רמת טוהר המימן הנדרשת להפעלת תאי דלק, מגוון אנליזטורים מתקדמים משמשים לגילוי והסרה של מזהמים לפני שהמימן נכנס לתא הדלק.
| פריט מדידה | בַּקָשָׁה | מוצר מומלץ |
| לחות (H2O) | מנתח לחות מזהה אדי מים במימן כדי להבטיח שהמימן יבש מספיק להפעלת תא הדלק, ובכך מונע אובדן יעילות ונזק לרכיבי תא הדלק. | CI-AM171\ CI-PC35-2 |
| טוהר המימן (H2) | מנתחי טוהר מספקים נתונים בזמן אמת על האיכות הכוללת של המימן, ומבטיחים שהוא עומד בתקני הטוהר עבור יישומי תאי דלק כגון GB/T 37244-2018 מפרט דלק עבור כלי רכב בעלי ממברנת חילוף פרוטונים - מימן \ISO 14687:2019(E). זה מבטיח פעולה יעילה של תאי דלק ללא סיכוני זיהום. | כרומטוגרף CI-551-2, CI-PC9280-PDHID |
| חמצן (O2) | מנתח החמצן מנטר באופן רציף את נוכחות החמצן במימן כדי להבטיח שרמות החמצן יישארו בגבולות מקובלים ולמנוע הרעלת זרז. | CI-PC95-2\ CI-PC951-2\ CI-PC935 |
| פחמן חד-חמצני (CO) | מכשירי אנליזת פחמן חד-חמצני חיוניים לגילוי רמות של פחמן חד-חמצני, מניעת הרעלת זרזים מפלטינה בתאי דלק ושמירה על יעילות גבוהה. | כרומטוגרף CI-PC21\ CI-PC9280-PDHID |
| פחמן דו-חמצני (CO2) | גילוי עקבות של פחמן דו-חמצני במימן עבור תאי דלק הוא מדד מפתח להבטחת פעולה יעילה ויציבה ולהארכת חיי השירות של תאי דלק. | כרומטוגרף CI-PC21\ CI-PC9280-PDHID |
| CnHm\CH4 | תרכובות פחמימניות עשויות לעבור תגובות חמצון בתוך תאי דלק, תוך ייצור פחמן דו-חמצני ומים. זה לא רק מדלל את ריכוז המימן ומפחית את עוצמת המוצא של תאי הדלק, אלא גם עלול לגרום לזיהום או להרעלה של הזרז. | CI-PC9001\ CI-PC61\ CI-PC9260\ CI-PC9280-PDHID כרומטוגרף |
| חַנקָן | גילוי תכולת החנקן מסייע בהערכת טוהר המימן; ריכוזים גבוהים של חנקן יכולים לדלל את ריכוז המימן ולהפחית את עוצמת המוצא של תא הדלק, ובכך להבטיח שתא הדלק יפעל בביצועיו האופטימליים. | כרומטוגרף CI-PC9280-PDHID |
| (N2) | ||
| אמוניה (NH3) | גילוי של תכולת אמוניה עקבות במימן עבור תאי דלק הוא קריטי להגנה על הזרז, לשמירה על ביצועי תאי הדלק, להבטחת בטיחות ולבקרת איכות. | CI-PC62 |
יישומי ייצור מימן
● מדידת ריכוז המימן המוזרק לצינורות גז טבעי (להובלה - כאן מתייחסים לתרחיש שבו מימן מועבר דרך צינורות גז טבעי);
● מדידת טוהר/איכות המימן המאוחסן כדי למנוע זיהום של תאי דלק;
● מדידת רפורמינג מתאן בקיטור (SMR), פירוליזה של מתנול וייצור חמצן מגז תנור קוק; גילוי ובקרת איכות עבור תהליכי טיהור מימן אפור וייצור מימן באמצעות אלקטרוליזה במים;
● בטיחות וטוהר של אחסון מימן.
