Aplikasi Tenaga Hidrogen
Pastikan ketulenan hidrogen untuk mencapai prestasi optimum sel bahan api
Bergantung pada teknologi pengesanan ketulenan hidrogen yang canggih, prestasi optimum sel bahan api dijamin. Dengan memantau dan mengawal bahan cemar seperti kelembapan surih, oksigen surih, karbon monoksida surih, karbon dioksida, nitrogen, jumlah hidrokarbon dan sulfur, ia melindungi sel bahan api dan memaksimumkan kecekapan operasi.
Kepentingan Ketulenan Hidrogen dalam Sel Bahan Api
Sel bahan api memainkan peranan penting dalam rantaian bekalan tenaga hidrogen, terutamanya dalam sektor pengangkutan seperti kereta api, automobil dan kapal. Ia menukarkan hidrogen kembali kepada elektrik dengan cekap, menghasilkan tenaga bersih dengan air sebagai satu-satunya hasil sampingan. Sama ada hidrogen datang terus daripada sistem pengeluaran atau sistem penyimpanan, sel bahan api memerlukan hidrogen berketulenan tinggi untuk mencapai prestasi optimum. Sebarang bendasing dalam hidrogen berketulenan tinggi boleh mengurangkan prestasi sel bahan api dan menyebabkan kerosakan jangka panjang.
Sel bahan api sangat sensitif terhadap bendasing, yang boleh menimbulkan pelbagai kesan buruk. Malah bahan cemar surih seperti kelembapan (H2O), oksigen (O2), nitrogen (N2) dan karbon monoksida (CO) boleh menghalang kecekapan penukaran tenaga dan mengurangkan output kuasa. Lama-kelamaan, bahan cemar ini juga boleh merosakkan komponen sel bahan api, terutamanya pemangkin (membran pertukaran proton), mengakibatkan kos penyelenggaraan atau penggantian yang tinggi. Bagi sel bahan api yang mematuhi GB/T 37244-2018 Spesifikasi Bahan Api untuk Kenderaan Sel Bahan Api Membran Penukar Proton—Hidrogen \ISO 14687:2019(E), adalah amat penting untuk mengekalkan ketulenan hidrogen, kerana piawaian ini menetapkan had ketat ke atas kepekatan bendasing seperti H2O, O2 dan N2. Sifat dan kandungan bendasing khusus dalam hidrogen berbeza-beza bergantung pada sumbernya, sama ada pembaharuan metana stim (SMR), pirolisis metanol, penghasilan oksigen daripada gas ketuhar kok, penulenan hidrogen kelabu atau elektrolisis. Setiap kaedah pengeluaran hidrogen mungkin memperkenalkan bahan cemar yang berbeza, yang perlu dipantau dan dikawal sebelum hidrogen memasuki sel bahan api.
Petunjuk Pengesanan Ketulenan Utama Hidrogen untuk Sel Bahan Api
Bagi memastikan hidrogen yang digunakan untuk sel bahan api memenuhi piawaian yang diperlukan untuk prestasi tinggi, penunjuk pengesanan ketulenan utama berikut adalah penting:
● Kelembapan dalam hidrogen (wap air): Kandungan lembapan yang terlalu tinggi boleh mengganggu tindak balas elektrokimia di dalam sel bahan api, mengurangkan kecekapan dan boleh merosakkan komponen sel bahan api. Pemantauan kandungan lembapan surih dalam hidrogen adalah penting untuk memastikan hidrogen cukup kering bagi mengekalkan prestasi optimum sel bahan api.
● Oksigen dalam hidrogen: Pencemaran oksigen boleh mengurangkan output kuasa dan kecekapan sel bahan api. Walaupun sedikit oksigen boleh menjejaskan prestasi sel bahan api dengan ketara dari semasa ke semasa. Pemantauan berterusan kandungan oksigen memastikan hidrogen tidak mengandungi bahan pencemar berbahaya ini.
● Karbon monoksida (CO): Karbon monoksida merupakan salah satu bahan pencemar yang paling berbahaya kepada sel bahan api, terutamanya sel bahan api membran pertukaran proton (PEM). CO terserap pada pemangkin platinum, sekali gus mengurangkan keupayaannya untuk memudahkan tindak balas hidrogen-oksigen. Malah sedikit CO boleh menjejaskan prestasi dan jangka hayat sel bahan api dengan ketara. Pemantauan kandungan CO adalah penting untuk mencegah keracunan pemangkin.
● Ammonia (NH3): Mengesan kandungan ammonia surih dalam hidrogen untuk sel bahan api adalah penting untuk melindungi pemangkin, mengekalkan prestasi sel bahan api, memastikan keselamatan dan mengawal kualiti. Dalam aplikasi praktikal, kaedah dan instrumen analisis laser TDLAS sensitiviti tinggi diperlukan untuk mengesan kandungan ammonia surih dalam hidrogen dengan tepat.
● Tahap Ketulenan Hidrogen: Ketulenan keseluruhan hidrogen mesti mematuhi piawaian ketat seperti GB/T 37244-2018 Spesifikasi Bahan Api untuk Kenderaan Sel Bahan Api Membran Penukar Proton - Hidrogen \ISO 14687:2019(E), yang menetapkan keperluan untuk tahap bahan cemar yang boleh diterima dalam hidrogen yang digunakan untuk sel bahan api. Pemantauan berterusan ketulenan hidrogen memastikan hidrogen mematuhi piawaian ini, mencegah kemerosotan prestasi dan memaksimumkan kecekapan sel bahan api.
Pertimbangan Keselamatan Tambahan: Pemasangan dan Integriti Sistem
Selain kebimbangan tentang ketulenan, langkah-langkah keselamatan pemasangan dan integriti sistem yang khusus juga penting untuk penyimpanan dan pengedaran hidrogen dalam sistem sel bahan api. Sistem pengesanan kebocoran hendaklah dipasang untuk mengenal pasti sebarang kebocoran dalam bekalan hidrogen, yang boleh menimbulkan risiko keselamatan yang serius. Tambahan pula, lengai (iaitu, menambah gas lengai untuk mengurangkan risiko pembakaran) boleh digunakan untuk melindungi sistem daripada kejadian pencucuhan yang tidak disengajakan.
Apakah penganalisis yang digunakan untuk mengesan ketulenan hidrogen untuk sel bahan api?
Untuk mengekalkan tahap ketulenan hidrogen yang diperlukan untuk operasi sel bahan api, pelbagai penganalisis canggih digunakan untuk mengesan dan membuang bahan cemar sebelum hidrogen memasuki sel bahan api.
| Item Pengukuran | Permohonan | Produk yang Disyorkan |
| Kelembapan (H2O) | Penganalisis kelembapan mengesan wap air dalam hidrogen bagi memastikan hidrogen cukup kering untuk operasi sel bahan api, sekali gus mencegah kehilangan kecekapan dan kerosakan pada komponen sel bahan api. | CI-AM171\ CI-PC35-2 |
| Ketulenan Hidrogen (H2) | Penganalisis ketulenan menyediakan data masa nyata tentang kualiti keseluruhan hidrogen, memastikan ia memenuhi piawaian ketulenan untuk aplikasi sel bahan api seperti GB/T 37244-2018 Spesifikasi Bahan Api untuk Kenderaan Sel Bahan Api Membran Pertukaran Proton—Hidrogen \ISO 14687:2019(E). Ini menjamin operasi sel bahan api yang cekap tanpa risiko pencemaran. | Kromatograf CI-551-2, CI-PC9280-PDHID |
| Oksigen (O2) | Penganalisis oksigen sentiasa memantau kehadiran oksigen dalam hidrogen bagi memastikan tahap oksigen kekal dalam had yang boleh diterima dan mencegah keracunan pemangkin. | CI-PC95-2\ CI-PC951-2\ CI-PC935 |
| Karbon monoksida (CO) | Penganalisis karbon monoksida adalah penting untuk mengesan tahap karbon monoksida surih, mencegah keracunan pemangkin platinum dalam sel bahan api dan mengekalkan kecekapan yang tinggi. | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDCromatograf |
| Karbon dioksida (CO2) | Pengesanan surih karbon dioksida dalam hidrogen untuk sel bahan api merupakan langkah utama bagi memastikan operasi yang cekap dan stabil serta memanjangkan hayat perkhidmatan sel bahan api. | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDCromatograf |
| CnHm\CH4 | Sebatian hidrokarbon mungkin menjalani tindak balas pengoksidaan di dalam sel bahan api, menghasilkan karbon dioksida dan air. Ini bukan sahaja mencairkan kepekatan hidrogen dan mengurangkan kuasa output sel bahan api, tetapi juga boleh menyebabkan pencemaran atau keracunan pada mangkin. | CI-PC9001\ CI-PC61\ CI-PC9260\ Kromatografi CI-PC9280-PDHID |
| Nitrogen | Mengesan kandungan nitrogen membantu menilai ketulenan hidrogen; kepekatan nitrogen yang tinggi boleh mencairkan kepekatan hidrogen dan mengurangkan kuasa output sel bahan api, memastikan sel bahan api beroperasi pada prestasi optimumnya. | Kromatograf CI-PC9280-PDHID |
| (N2) | ||
| Ammonia (NH3) | Pengesanan kandungan ammonia surih dalam hidrogen untuk sel bahan api adalah penting untuk perlindungan pemangkin, penyelenggaraan prestasi sel bahan api, jaminan keselamatan dan kawalan kualiti. | CI-PC62 |
Aplikasi Pengeluaran Hidrogen
● Mengukur kepekatan hidrogen yang disuntik ke dalam saluran paip gas asli (untuk pengangkutan - di sini merujuk kepada senario di mana hidrogen diangkut melalui saluran paip gas asli);
● Mengukur ketulenan/kualiti hidrogen yang disimpan untuk mencegah pencemaran sel bahan api;
● Pengukuran pembentukan semula metana stim (SMR), pirolisis metanol dan penghasilan oksigen daripada gas ketuhar kok; pengesanan dan kawalan kualiti untuk proses penulenan hidrogen kelabu dan elektrolisis air untuk penghasilan hidrogen;
● Keselamatan dan ketulenan penyimpanan hidrogen.
