Angetrieben von den Dual-Carbon-Zielen haben die Projekte zur Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse von Wasser in Kombination mit Photovoltaik und Windkraft eine rasche großtechnische Umsetzung erfahren und sind zur Mainstream-Route für die grüne Wasserstofferzeugung geworden. Sie können überschüssige Energie aus neuen Energiequellen effektiv absorbieren und den Industriesektor bei der grünen Transformation unterstützen. Der Prozess der Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse hat besondere Bedingungen und strenge Standards. Gasüberwachungsinstrumente als Kernunterstützungsausrüstung spielen eine entscheidende Rolle bei der Produktion, Qualitätskontrolle, dem Betriebs- und Wartungsmanagement von Geräten sowie bei der Energieeinsparung und Kostenreduzierung. Dieser Artikel analysiert kurz die aktuelle Branchensituation, den Kernwert der Überwachung und den gesamten Instrumentenauswahlplan für den gesamten Prozess.
01 Prozess und Branchenstatus der Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse
(1) Prozessprinzip
Die Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse nutzt Wind- und Photovoltaik-Gleichstrom. Durch die Elektrolysezelle werden Wassermoleküle zu Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Es handelt sich um einen ausgereiften und sauberen Null-Kohlenstoff-Wasserstofferzeugungsprozess. Der gesamte Prozess kann die Umwandlung und Ressourcennutzung von Energie aus neuen Energiequellen erreichen.
Vollständiger Prozessablauf: Stromversorgung des Windparks → Elektrolyse in der Elektrolysezelle zur Gaserzeugung → Gastrocknung und -reinigung → Wasserstoffspeicherung und -transport → Energiespeicherung, Transport, industrielle und andere Szenarioanwendungen
Nachdem die Energie aus neuen Energiequellen stabilisiert und der Elektrolysezelle zur Gaserzeugung zugeführt wurde, werden die erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffgase getrocknet und gereinigt, um die Standards zu erfüllen, bevor sie in Tanks gespeichert werden. Sie werden häufig zur Spitzenlastabdeckung in der Energiespeicherung, zum Wasserstoffenergietransport, zur industriellen Verarbeitung und in anderen Bereichen eingesetzt und bilden eine vollständige Null-Kohlenstoff-Wasserstoffenergiekette.
(2) Branchenstatus und Kernherausforderungen
Basierend auf politischen Maßnahmen und Marktdividenden wurden in Regionen mit viel Wind- und Solarenergie kontinuierlich großtechnische Wasserstofferzeugungsprojekte umgesetzt, und die Branchengröße hat sich rasch erweitert, wodurch das Problem des Verbrauchs neuer Energiequellen effektiv gelöst und die grüne Transformation des Industriesektors gefördert wurde. Die Projektbetriebe stehen jedoch im Allgemeinen vor zwei Kernherausforderungen:
1. Hoher Managementdruck: Wasserstoff und Sauerstoff können sich vermischen und explosive Gemische bilden, mit hohen Prozessrisiken und extrem geringer Produktionstoleranz;
2. Hohe Qualitäts- und Betriebsschwierigkeiten: Der Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt im Wasserstoff wirken sich direkt auf den nachgelagerten Nutzungseffekt aus. Die Elektrolysezelle hat viele versteckte Fehler und ist schwer vorherzusagen, was zu Qualitätsproblemen, hohem Energieverbrauch und Verschleiß der Geräte führen kann.
2. Kernanwendungswert von Online-Gasüberwachungsinstrumenten
Nicht-explosive Online-Gasüberwachungsinstrumente können eine hochpräzise Überwachung während des gesamten Wasserstofferzeugungsprozesses erreichen und decken Schutz-, Qualitätskontroll- sowie Betriebs- und Wartungsszenarien ab und helfen dem Projekt, stabil und kontinuierlich zu arbeiten.
(1) Echtzeitüberwachung und Frühwarnung, Sicherung der Produktionsgrundlinie
Die Elektrolysezelle arbeitet mit isoliertem Wasserstoff und Sauerstoff in beiden Richtungen. Wenn es zu einer Gasvermischung oder einer Überschreitung der Konzentration kommt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Explosionsunfall, der zu Geräteschäden und Produktionsunfällen führt. Spezielle Überwachungsinstrumente erfassen Gas-Konzentrationen 7x24 Stunden in Echtzeit und verbinden sich mit dem zentralen Steuerungssystem, um einen mehrstufigen Frühwarnschutz zu erreichen: rechtzeitige Warnung bei Annäherung an den Schwellenwert, automatische Abschaltung und Verriegelung bei Erreichen des gefährlichen Schwellenwerts, wodurch Wasserstoff-Sauerstoff-Explosionsrisiken von der Quelle vermieden und die Essenz der Produktionslinie gewährleistet wird.
(2) Online-Qualitätskontrolle, Gewährleistung einer hochreinen Wasserstoffproduktion
Für nachgelagerte Szenarien wie Brennstoffzellen, Feinchemikalien und die elektronische Metallurgie sind hohe Reinheit und Trockenheit von Wasserstoff erforderlich. Überschüssiger Sauerstoff und Feuchtigkeit im Wasserstoff beschädigen Präzisionsgeräte, verkürzen die Lebensdauer und erhöhen die Betriebs- und Wartungskosten. Überwachungsinstrumente liefern Echtzeit-Feedback über Gaszusammensetzung und Feuchtigkeitsdaten, sodass das Personal die Parameter des Elektrolyse- und Trocknungsprozesses dynamisch anpassen kann, um die Qualität der Gasproduktion zu stabilisieren und die hohen Reinheitsstandards für die Wasserstoffnutzung in nachgelagerten Anwendungen zu erfüllen.
(3) Überwachung des Betriebsstatus von Geräten, frühzeitige Wartung, Kostenreduzierung und Effizienzsteigerung
Gasüberwachungsdaten können den Betriebsstatus der Elektrolysezelle direkt widerspiegeln. Eine anormale Zunahme des Sauerstoffgehalts im Wasserstoff kann auf versteckte Fehler wie Membranlecks und -schäden der Elektrolysezelle hinweisen und unterstützt eine frühzeitige und vorbeugende Wartung, um größere Geräteausfälle und Ausfallzeiten zu vermeiden. Gleichzeitig können auf Basis von Echtzeitdaten die Betriebsparameter wie Elektrolyse-Strom, Druck und Flüssigkeitsstand optimiert werden, um den Betriebszustand aufrechtzuerhalten, den Stromverbrauch für die Wasserstoffproduktion zu senken und die Gesamtrendite des Projekts zu verbessern.
3. Spezielles Instrumentenauswahlschema für den gesamten Wasserstofferzeugungsprozess
Für die drei Schlüsselprozessknoten der Elektrolyse-Gaserzeugung, der Sauerstoffspeicherung sowie der Wasserstofftrocknung und -reinigung, die die Anforderungen an Explosionsschutz und hochpräzise Online-Überwachung an Wasserstofferzeugungsstandorten erfüllen, können drei spezialisierte Instrumente die Bedürfnisse der Überwachung, Qualitätsprüfung und Überwachung des Gerätestatus vollständig abdecken.
1. Der Wasserstoff-Sauerstoff-Analysator RL-A100Ex wird zur Online-Erkennung von Spuren-Sauerstoff in Wasserstoff eingesetzt, um die Reinheit der Gasproduktion zu kontrollieren und die Überschreitung des Sauerstoffgehalts zu verhindern. Er eignet sich für den gesamten Prozess der Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse und der Wasserstoffreinigung.
2. Der Sauerstoff-Wasserstoff-Analysator RL-A200Ex kann den Wasserstoffverlust auf der Sauerstoffseite in Echtzeit überwachen, das Risiko einer Wasserstoff-Sauerstoff-Kreuzkontamination verhindern, die Explosionsgefahr an der Quelle beseitigen und den reibungslosen Betrieb der Produktionslinie gewährleisten.
3. Der Wasserstoff-Taupunktmesser RL-A300Ex erfasst präzise Spuren von Feuchtigkeit in Wasserstoff, überwacht die Wirksamkeit der Trocknung und Reinigung, löst das Problem des übermäßigen Wasserstoff-Feuchtigkeitsgehalts und gewährleistet die Qualität der hochreinen Wasserstoffproduktion.
