با هدف دوگانه کربن، پروژه‌های تولید هیدروژن با الکترولیز آب با ترکیب فتوولتائیک و بادی به سرعت به پیاده‌سازی در مقیاس بزرگ دست یافته‌اند و به مسیر اصلی تولید هیدروژن سبز تبدیل شده‌اند. آنها می‌توانند به طور موثر انرژی مازاد انرژی‌های نو را جذب کرده و به تحول سبز بخش صنعتی کمک کنند. فرآیند تولید هیدروژن با الکترولیز دارای شرایط ویژه و استانداردهای سختگیرانه‌ای است. ابزارهای نظارت بر گاز، به عنوان تجهیزات پشتیبان اصلی، نقش حیاتی در تولید، کنترل کیفیت، بهره‌برداری و نگهداری تجهیزات، و صرفه‌جویی در انرژی و کاهش هزینه ایفا می‌کنند. این مقاله به طور خلاصه وضعیت فعلی صنعت، ارزش اصلی نظارت، و برنامه کلی انتخاب ابزار برای کل فرآیند را تحلیل می‌کند.
01 فرآیند تولید هیدروژن با الکترولیز آب و وضعیت صنعت
(1) اصل فرآیند
تولید هیدروژن با الکترولیز آب از برق جریان مستقیم بادی و فتوولتائیک استفاده می‌کند. از طریق سلول الکترولیز، مولکول‌های آب تجزیه شده و هیدروژن و اکسیژن تولید می‌کنند. این یک فرآیند تولید هیدروژن بدون کربن، بالغ و پاک است. کل فرآیند می‌تواند تبدیل و استفاده از منابع انرژی نو را محقق کند.
جریان کامل فرآیند: منبع تغذیه نیروگاه بادی → الکترولیز سلول الکترولیز برای تولید گاز → خشک کردن و تصفیه گاز → ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن → کاربردهای سناریوهای ذخیره‌سازی انرژی، حمل و نقل، صنعتی و غیره
پس از تثبیت انرژی نو و ارسال آن به سلول الکترولیز برای تولید گاز، گازهای هیدروژن و اکسیژن تولید شده قبل از ذخیره‌سازی در مخازن خشک و تصفیه می‌شوند تا استانداردها را برآورده کنند، که به طور گسترده در تنظیم پیک ذخیره‌سازی انرژی، حمل و نقل انرژی هیدروژن، پردازش صنعتی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و یک زنجیره کامل انرژی هیدروژن بدون کربن را تشکیل می‌دهند.
(2) وضعیت صنعت و چالش‌های اصلی
بر اساس سیاست‌ها و سودهای بازار، پروژه‌های تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ در مناطق غنی از انرژی باد و خورشید به طور مداوم اجرا شده‌اند و مقیاس صنعت به سرعت گسترش یافته است، که به طور موثر مشکل مصرف انرژی نو را حل کرده و تحول سبز بخش صنعتی را ترویج می‌دهد. با این حال، عملیات پروژه به طور کلی با دو چالش اصلی روبرو است:
1. فشار بالای مدیریت: هیدروژن و اکسیژن می‌توانند با هم مخلوط شده و مخلوط‌های انفجاری تشکیل دهند، با خطرات فرآیندی بالا و تحمل تولید بسیار پایین؛
2. دشواری بالای کیفیت و عملیات: محتوای اکسیژن و رطوبت در هیدروژن مستقیماً بر اثر استفاده پایین‌دست تأثیر می‌گذارد. سلول الکترولیز دارای عیوب پنهان زیادی است و پیش‌بینی آن دشوار است، که می‌تواند باعث شود کیفیت از حد مجاز فراتر رود، مصرف انرژی بالا و مشکلات سایش و پارگی تجهیزات ایجاد شود.
2. ارزش کاربردی اصلی ابزارهای نظارت بر گاز آنلاین
ابزارهای نظارت بر گاز آنلاین غیر انفجاری می‌توانند نظارت با دقت بالا را در طول فرآیند تولید هیدروژن، پوشش سناریوهای حفاظت، کنترل کیفیت، و بهره‌برداری و نگهداری تجهیزات، به پروژه در عملیات پایدار و مداوم کمک کنند.
(1) نظارت و هشدار زودهنگام در زمان واقعی، محافظت از خط تولید
سلول الکترولیز با جداسازی هیدروژن و اکسیژن در هر دو جهت کار می‌کند. در صورت اختلاط گاز یا تجاوز غلظت از حد مجاز، احتمال وقوع حادثه انفجار، منجر به آسیب تجهیزات و حوادث تولیدی، بسیار زیاد است. ابزارهای نظارت ویژه غلظت گاز را به صورت 7× در زمان واقعی جمع‌آوری کرده و با سیستم کنترل مرکزی برای دستیابی به حفاظت هشدار چند سطحی پیوند می‌خورند: هشدار به موقع هنگام نزدیک شدن به آستانه، خاموش شدن و قفل خودکار هنگام رسیدن به آستانه خطرناک، اجتناب از خطرات انفجار هیدروژن و اکسیژن از منبع و تضمین ماهیت خط تولید.
(2) کنترل کیفیت آنلاین، تضمین تولید هیدروژن با خلوص بالا
برای سناریوهای پایین‌دست مانند سلول‌های سوختی، مواد شیمیایی ریز، و متالورژی الکترونیکی، خلوص و خشکی بالای هیدروژن مورد نیاز است. اکسیژن و رطوبت اضافی در هیدروژن به تجهیزات دقیق آسیب می‌رساند، عمر مفید را کوتاه می‌کند و هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری را افزایش می‌دهد. ابزارهای نظارت بازخورد در زمان واقعی از داده‌های ترکیب گاز و رطوبت را ارائه می‌دهند، به کارکنان اجازه می‌دهند پارامترهای فرآیند الکترولیز و خشک کردن را به صورت پویا تنظیم کنند تا کیفیت تولید گاز را تثبیت کرده و استانداردهای استفاده از هیدروژن با خلوص بالا را برای کاربردهای پایین‌دست برآورده کنند.
(3) نظارت بر وضعیت عملیاتی تجهیزات، نگهداری زودهنگام، کاهش هزینه و بهبود بهره‌وری
داده‌های نظارت بر گاز می‌توانند مستقیماً وضعیت عملیاتی سلول الکترولیز را منعکس کنند. افزایش غیرعادی محتوای اکسیژن در هیدروژن می‌تواند عیوب پنهان مانند نشت و آسیب غشای سلول الکترولیز را پیش‌بینی کند، از نگهداری زودهنگام و نگهداری پیشگیرانه برای جلوگیری از خرابی‌های عمده تجهیزات و زیان‌های ناشی از توقف پشتیبانی می‌کند. در عین حال، با تکیه بر داده‌های زمان واقعی، پارامترهای عملیاتی مانند جریان الکترولیز، فشار و سطح مایع می‌توانند بهینه شوند تا وضعیت عملیاتی حفظ شود، مصرف برق تولید هیدروژن کاهش یابد و درآمد کلی پروژه بهبود یابد.
3. طرح انتخاب ابزار ویژه برای کل زنجیره فرآیند تولید هیدروژن
برای سه گره فرآیندی کلیدی تولید گاز الکترولیز، ذخیره‌سازی اکسیژن، و خشک کردن و تصفیه هیدروژن، که الزامات پیشگیری از انفجار و نظارت آنلاین با دقت بالا را در سایت‌های تولید هیدروژن برآورده می‌کنند، سه ابزار تخصصی می‌توانند نیازهای نظارت، بازرسی کیفیت، و نظارت بر وضعیت تجهیزات را به طور کامل پوشش دهند.
1. آنالایزر هیدروژن-اکسیژن RL-A100Ex برای تشخیص آنلاین اکسیژن ردیابی در هیدروژن، کنترل خلوص گاز تولیدی و جلوگیری از تجاوز محتوای اکسیژن از حد مجاز استفاده می‌شود. این دستگاه برای کل فرآیند تولید هیدروژن با الکترولیز و تصفیه هیدروژن مناسب است.
2. آنالایزر اکسیژن-هیدروژن RL-A200Ex می‌تواند نشت هیدروژن در سمت اکسیژن را به صورت زنده نظارت کند، از خطر عبور هیدروژن-اکسیژن جلوگیری کرده، خطر انفجار را از منبع حذف کند و از عملکرد روان خط تولید اطمینان حاصل کند.
3. رطوبت‌سنج هیدروژن RL-A300Ex رطوبت ردیابی را در هیدروژن به دقت تشخیص می‌دهد، اثربخشی خشک کردن و تصفیه را نظارت می‌کند، مشکل محتوای رطوبت بیش از حد هیدروژن را حل می‌کند و کیفیت تولید هیدروژن با خلوص بالا را تضمین می‌کند.
