Comment des capteurs avancés peuvent maximiser l'efficacité des électrolyseurs
L'hydrogène en tant que source d'énergie propre fait l'objet d'une demande croissante. Cela stimule le marché des électrolyseurs d'hydrogène. Pour fonctionner de manière sûre et efficace, les électrolyseurs dépendent de l'utilisation de capteurs et d'analyseurs avancés de surveillance des gaz, tels que ceux fabriqués par Process Sensing Technologies.
Un électrolyseur fonctionne en utilisant un courant électrique pour séparer les molécules d'eau en leurs éléments constitutifs d'oxygène et d'hydrogène.
Les électrolyseurs les plus courants sont les piles alcalines et les électrolyseurs à membrane d'échange de protons (PEM), également appelés membranes à électrolyte polymère.
Ces derniers utilisent une membrane semi-perméable placée entre l'anode et la cathode. L'eau qui pénètre dans le système réagit à l'anode pour former de l'oxygène, tout en libérant des électrons chargés négativement et des ions hydrogène chargés positivement, ou protons. Les protons d'hydrogène traversent la membrane où ils se recombinent avec les électrons à la cathode pour former de l'hydrogène gazeux.
Les électrolyseurs alcalins utilisent une approche similaire, avec une solution alcaline telle que l'hydroxyde de potassium utilisée comme électrolyte, dans laquelle une paire d'électrodes métalliques est immergée. Elles sont séparées par un diaphragme, l'eau étant scindée à la cathode pour former du H2 et libérer des anions hydroxydes qui traversent le diaphragme et se combinent pour former de l'oxygène à l'anode.
Ces processus relativement simples présentent un potentiel considérable dans le cadre de la transition vers le zéro net. Une étude réalisée par Global Market Insights prévoit que le marché des électrolyseurs d'hydrogène connaîtra une croissance rapide, avec un TCAC de plus de 24 %, passant d'une valeur de marché mondiale de 2,8 milliards de dollars aujourd'hui à un montant stupéfiant de 78 milliards de dollars dès 2032.
Optimiser en toute sécurité le fonctionnement des électrolyseurs
La cellule d'électrolyse, où les molécules d'eau sont séparées en leurs atomes constitutifs, constitue le cœur d'un système d'électrolyse à hydrogène. Cependant, ce n'est pas tout ce qui est nécessaire pour produire un gaz d'une qualité et d'une pureté qui peut ensuite être utilisé comme source d'énergie dans des applications de chauffage, de piles à combustible ou de transport.
L'intégration des équipements de purification, de séchage, de compression et de stockage du gaz, ainsi que les raccordements au réseau électrique et une tuyauterie de distribution du gaz adaptée, sont tout aussi importants pour la conception du système. Chaque composant a un rôle crucial à jouer dans la production efficace d'hydrogène de haute qualité et doit donc fonctionner de manière efficace, fiable et, compte tenu de la nature potentiellement explosive de l'hydrogène, en toute sécurité. Cela nécessite l'utilisation d'instruments de surveillance, de mesure et de contrôle des processus très performants.
Par exemple, la surveillance de la teneur en oxygène du flux gazeux d'hydrogène dans un système d'électrolyse est une condition préalable essentielle à son fonctionnement sûr, idéalement basé sur des normes de sécurité et des directives d'exploitation acceptées, telles que celles définies dans le cadre du modèle SIL (niveau d'intégrité de la sécurité). Ces mêmes mesures de concentration d'oxygène fournissent également un guide précis de l'efficacité opérationnelle de la cellule d'électrolyse, indiquent la présence de fuites de gaz et agissent comme des critères importants pour démontrer que la qualité du gaz et les obligations contractuelles sont respectées.
La qualité du gaz sera également affectée par la présence de vapeur d'eau provenant du processus d'électrolyse. Cela nécessite le recours à la déshydratation de l'hydrogène, ainsi que l'utilisation de capteurs d'humidité ou de point de rosée appropriés pour détecter les niveaux d'humidité à l'état de traces une fois que le gaz est passé par le processus de séchage. Là encore, ces mesures sont cruciales pour le fonctionnement et l'optimisation du système, et pour montrer que la pureté du gaz répond aux critères commerciaux et techniques requis.
Instruments de mesure de l'oxygène, de l'hydrogène et du point de rosée
Depuis plus de dix ans, nous développons des capteurs et des analyseurs de pointe pour la mesure de l'oxygène et du point de rosée de l'eau dans les électrolyseurs d'hydrogène. Nombre de nos capteurs et transmetteurs sont conçus pour répondre aux exigences d'utilisation dans les environnements SIL, tout en étant approuvés par une série de normes internationales de sécurité et de qualité.
Pour ne souligner qu'un exemple de notre vaste gamme de produits, les transmetteurs de point de rosée Générales sont entièrement certifiés pour une utilisation dans les zones à sécurité intrinsèque et les zones dangereuses. Ils sont donc parfaits pour être installés à la sortie des unités de purification et de séchage de l'hydrogène afin de s'assurer que le gaz est conforme aux spécifications requises. Les transmetteurs Easidew sont basés sur notre technologie de détection à l'oxyde métallique céramique, robuste et éprouvée, qui garantit une excellente précision, à ±2 °Cdp, sur une large plage de mesure, tout en offrant des taux de réponse exceptionnels et une stabilité à long terme.
Des dispositifs tels que l'Easidew peuvent être utilisés conjointement avec nos capteurs d'oxygène et nos analyseurs à distance, offrant ainsi aux équipementiers et aux utilisateurs finaux des solutions fiables, rentables et polyvalentes pour relever les défis de la surveillance des performances, de l'efficacité et de la sécurité des électrolyseurs d'hydrogène.
Nous sommes les premiers experts mondiaux en matière de surveillance de l'humidité et de mesure du point de rosée et des gaz. Nous disposons d'une gamme de technologies, soutenues par un support technique et client inégalé. Pour en savoir plus, parlez à l'un de nos spécialistes des applications dès aujourd'hui.
L'hydrogène est un élément chimique dont le symbole est "H" et le numéro atomique "1". C'est l'élément le plus léger et le plus abondant de l'univers, dont il constitue environ 75 % de la masse élémentaire. L'hydrogène ne possède qu'un proton et un électron, c'est le seul élément dont les atomes ne contiennent pas de neutrons, et il se combine facilement avec d'autres éléments pour former des composés tels que l'eau (H2O) et les hydrocarbures.
L'hydrogène est largement utilisé dans la production d'ammoniac pour les engrais, dans le cadre du processus de raffinage du pétrole et comme carburant pour les fusées. Il est de plus en plus considéré comme une source clé d'énergie propre : par exemple, lorsqu'il est utilisé dans des piles à combustible, l'hydrogène peut produire de l'électricité avec seulement de l'eau comme sous-produit, offrant une alternative aux combustibles fossiles et réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre.
Sources
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