การประยุกต์ใช้พลังงานไฮโดรเจน
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฮโดรเจนมีความบริสุทธิ์สูง เพื่อให้เซลล์เชื้อเพลิงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
ด้วยเทคโนโลยีตรวจวัดความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนขั้นสูง ทำให้เซลล์เชื้อเพลิงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยการตรวจสอบและควบคุมสิ่งปนเปื้อนต่างๆ เช่น ความชื้น ออกซิเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน ไฮโดรคาร์บอนทั้งหมด และกำมะถัน เพื่อปกป้องเซลล์เชื้อเพลิงและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้สูงสุด
ความสำคัญของความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนในเซลล์เชื้อเพลิง
เซลล์เชื้อเพลิงมีบทบาทสำคัญในห่วงโซ่อุปทานพลังงานไฮโดรเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคการขนส่ง เช่น รถไฟ รถยนต์ และเรือ เซลล์เชื้อเพลิงสามารถแปลงไฮโดรเจนกลับไปเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลิตพลังงานสะอาดโดยมีน้ำเป็นผลพลอยได้เพียงอย่างเดียว ไม่ว่าไฮโดรเจนจะมาจากระบบการผลิตโดยตรงหรือระบบจัดเก็บ เซลล์เชื้อเพลิงก็ต้องการไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด สิ่งเจือปนใดๆ ในไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงอาจลดประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงและก่อให้เกิดความเสียหายในระยะยาวได้
เซลล์เชื้อเพลิงมีความไวต่อสิ่งเจือปนอย่างมาก ซึ่งอาจก่อให้เกิดผลเสียต่างๆ มากมาย แม้แต่สารปนเปื้อนเพียงเล็กน้อย เช่น ความชื้น (H2O) ออกซิเจน (O2) ไนโตรเจน (N2) และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ก็สามารถยับยั้งประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและลดกำลังไฟฟ้าได้ เมื่อเวลาผ่านไป สารปนเปื้อนเหล่านี้ยังสามารถทำลายส่วนประกอบของเซลล์เชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวเร่งปฏิกิริยา (เยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน) ส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาหรือการเปลี่ยนชิ้นส่วนสูง สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงที่สอดคล้องกับมาตรฐาน GB/T 37244-2018 ข้อกำหนดเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน—ไฮโดรเจน \ISO 14687:2019(E) การรักษาระดับความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมาตรฐานนี้กำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความเข้มข้นของสิ่งเจือปน เช่น H2O, O2 และ N2 คุณสมบัติเฉพาะและปริมาณสิ่งเจือปนในไฮโดรเจนจะแตกต่างกันไปตามแหล่งที่มา ไม่ว่าจะเป็นการปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ (SMR) การไพโรไลซิสของเมทานอล การผลิตออกซิเจนจากก๊าซเตาถ่านโค้ก การทำให้บริสุทธิ์ของไฮโดรเจนสีเทา หรือการอิเล็กโทรไลซิส แต่ละวิธีการผลิตไฮโดรเจนอาจทำให้เกิดสารปนเปื้อนที่แตกต่างกัน ซึ่งจำเป็นต้องมีการตรวจสอบและควบคุมก่อนที่ไฮโดรเจนจะเข้าสู่เซลล์เชื้อเพลิง
ตัวชี้วัดสำคัญในการตรวจจับความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง
เพื่อให้มั่นใจว่าไฮโดรเจนที่ใช้สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงเป็นไปตามมาตรฐานที่จำเป็นสำหรับประสิทธิภาพสูง ตัวชี้วัดการตรวจวัดความบริสุทธิ์ที่สำคัญต่อไปนี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง:
● ความชื้นในไฮโดรเจน (ไอน้ำ): ปริมาณความชื้นที่สูงเกินไปอาจรบกวนปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าภายในเซลล์เชื้อเพลิง ลดประสิทธิภาพ และอาจทำให้ส่วนประกอบของเซลล์เชื้อเพลิงเสียหายได้ การตรวจสอบปริมาณความชื้นในไฮโดรเจนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันว่าไฮโดรเจนมีความแห้งเพียงพอที่จะรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่ดีที่สุดของเซลล์เชื้อเพลิง
● ออกซิเจนในไฮโดรเจน: การปนเปื้อนของออกซิเจนสามารถลดกำลังไฟฟ้าและประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงได้ แม้แต่ปริมาณออกซิเจนเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงลดลงอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป การตรวจสอบปริมาณออกซิเจนอย่างต่อเนื่องจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าไฮโดรเจนไม่มีสารปนเปื้อนที่เป็นอันตรายนี้
● คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO): คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นหนึ่งในสารปนเปื้อนที่อันตรายที่สุดต่อเซลล์เชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) CO จะดูดซับบนตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม ทำให้ความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจน-ออกซิเจนลดลง แม้แต่ CO ในปริมาณเล็กน้อยก็สามารถทำให้ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิงลดลงอย่างมาก การตรวจสอบปริมาณ CO จึงเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเป็นพิษของตัวเร่งปฏิกิริยา
● แอมโมเนีย (NH3): การตรวจจับปริมาณแอมโมเนียในระดับต่ำมากในไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปกป้องตัวเร่งปฏิกิริยา การรักษาประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิง การรับรองความปลอดภัย และการควบคุมคุณภาพ ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องใช้วิธีการวิเคราะห์ด้วยเลเซอร์ TDLAS ที่มีความไวสูงและเครื่องมือที่มีความไวสูงเพื่อตรวจจับปริมาณแอมโมเนียในระดับต่ำมากในไฮโดรเจนได้อย่างแม่นยำ
● ระดับความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจน: ความบริสุทธิ์โดยรวมของไฮโดรเจนต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวด เช่น GB/T 37244-2018 ข้อกำหนดเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน - ไฮโดรเจน \ISO 14687:2019(E) ซึ่งกำหนดข้อกำหนดสำหรับระดับสารปนเปื้อนที่ยอมรับได้ในไฮโดรเจนที่ใช้สำหรับเซลล์เชื้อเพลิง การตรวจสอบความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องช่วยให้มั่นใจได้ว่าไฮโดรเจนเป็นไปตามมาตรฐานเหล่านี้ ป้องกันการเสื่อมประสิทธิภาพ และเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงให้สูงสุด
ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยเพิ่มเติม: การติดตั้งและความสมบูรณ์ของระบบ
นอกเหนือจากข้อกังวลเรื่องความบริสุทธิ์แล้ว มาตรการด้านความปลอดภัยในการติดตั้งและความสมบูรณ์ของระบบที่เฉพาะเจาะจงก็มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจัดเก็บและการกระจายไฮโดรเจนภายในระบบเซลล์เชื้อเพลิง จะต้องติดตั้งระบบตรวจจับการรั่วไหลเพื่อระบุการรั่วไหลใดๆ ในการจ่ายไฮโดรเจน ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรง ยิ่งไปกว่านั้น การใช้ก๊าซเฉื่อย (เช่น การเติมก๊าซเฉื่อยเพื่อลดความเสี่ยงของการเผาไหม้) สามารถใช้เพื่อป้องกันระบบจากเหตุการณ์การจุดติดไฟโดยไม่ตั้งใจได้
ใช้เครื่องวิเคราะห์ชนิดใดในการตรวจวัดความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง?
เพื่อรักษาระดับความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง จึงมีการใช้เครื่องวิเคราะห์ขั้นสูงหลากหลายชนิดในการตรวจจับและกำจัดสิ่งปนเปื้อนก่อนที่ไฮโดรเจนจะเข้าสู่เซลล์เชื้อเพลิง
| รายการวัด | แอปพลิเคชัน | สินค้าแนะนำ |
| ความชื้น (H2O) | เครื่องวิเคราะห์ความชื้นจะตรวจจับไอน้ำในไฮโดรเจนเพื่อให้แน่ใจว่าไฮโดรเจนมีความแห้งเพียงพอสำหรับการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งจะช่วยป้องกันการสูญเสียประสิทธิภาพและความเสียหายต่อส่วนประกอบของเซลล์เชื้อเพลิง | CI-AM171\ CI-PC35-2 |
| ความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจน (H2) | เครื่องวิเคราะห์ความบริสุทธิ์ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับคุณภาพโดยรวมของไฮโดรเจน ทำให้มั่นใจได้ว่าไฮโดรเจนมีความบริสุทธิ์ตามมาตรฐานสำหรับการใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิง เช่น GB/T 37244-2018 ข้อกำหนดเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน—ไฮโดรเจน \ISO 14687:2019(E) ซึ่งรับประกันการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพโดยปราศจากความเสี่ยงจากการปนเปื้อน | CI-551-2, CI-PC9280-PDHID โครมาโทกราฟ |
| ออกซิเจน (O2) | เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนจะตรวจสอบปริมาณออกซิเจนในไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้แน่ใจว่าระดับออกซิเจนอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้และป้องกันการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา | CI-PC95-2\ CI-PC951-2\ CI-PC935 |
| ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) | เครื่องวิเคราะห์คาร์บอนมอนอกไซด์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการตรวจจับระดับคาร์บอนมอนอกไซด์ในปริมาณน้อยมาก ป้องกันการเป็นพิษของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมในเซลล์เชื้อเพลิง และรักษาประสิทธิภาพการทำงานให้อยู่ในระดับสูง | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDChromatograph |
| คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) | การตรวจจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อยในไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงเป็นมาตรการสำคัญที่จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มีประสิทธิภาพและเสถียร รวมถึงช่วยยืดอายุการใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิง | CI-PC21\ CI-PC9280-PDHIDChromatograph |
| CnHm\CH4 | สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอาจเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันภายในเซลล์เชื้อเพลิง ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งไม่เพียงแต่จะทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนลดลงและลดกำลังการผลิตของเซลล์เชื้อเพลิงเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้เกิดการปนเปื้อนหรือเป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยาได้อีกด้วย | CI-PC9001\ CI-PC61\ CI-PC9260\ CI-PC9280-PDHID โครมาโตกราฟี |
| ไนโตรเจน | การตรวจวัดปริมาณไนโตรเจนช่วยในการประเมินความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจน ความเข้มข้นของไนโตรเจนที่สูงเกินไปอาจทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเจือจางลงและลดกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานให้เซลล์เชื้อเพลิงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด | เครื่องโครมาโทกราฟ CI-PC9280-PDHID |
| (N2) | ||
| แอมโมเนีย (NH3) | การตรวจจับปริมาณแอมโมเนียในระดับต่ำมากในไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปกป้องตัวเร่งปฏิกิริยา การรักษาประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิง การรับประกันความปลอดภัย และการควบคุมคุณภาพ | CI-PC62 |
การประยุกต์ใช้ในการผลิตไฮโดรเจน
● การวัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนที่ฉีดเข้าไปในท่อส่งก๊าซธรรมชาติ (เพื่อการขนส่ง - ในที่นี้หมายถึงสถานการณ์ที่ไฮโดรเจนถูกขนส่งผ่านท่อส่งก๊าซธรรมชาติ)
● การวัดความบริสุทธิ์/คุณภาพของไฮโดรเจนที่จัดเก็บไว้ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของเซลล์เชื้อเพลิง
● การวัดการปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ (SMR) การไพโรไลซิสของเมทานอล และการผลิตออกซิเจนจากก๊าซเตาถลุงโค้ก การตรวจจับและการควบคุมคุณภาพสำหรับกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของไฮโดรเจนสีเทาและการผลิตไฮโดรเจนโดยการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า
● ความปลอดภัยและความบริสุทธิ์ของการจัดเก็บไฮโดรเจน
