Quelles sont les principales sources d'hydrogène pour l'industrie ?
Une grande partie de l'hydrogène (H2) produit pour l'industrie provient de combustibles fossiles. Le reformage à la vapeur est un procédé thermochimique par lequel un combustible fossile est chauffé avec de l'eau pour produire de l'hydrogène et du dioxyde de carbone. L'hydrogène " bleu " est produit à partir du reformage du gaz naturel, et l'hydrogène " brun " à partir du charbon gazéifié.
Ces deux méthodes produisent du dioxyde de carbone (CO2) comme sous-produit, qui est soit rejeté dans l'atmosphère, soit collecté pour être utilisé dans un autre processus (comme la transformation des aliments et des boissons).
On observe aujourd'hui une tendance marquée à abandonner la production d'hydrogène (H2) via la réduction du gaz naturel, au profit de l'électrolyse de l'eau. Dans de nombreux pays, l'énergie utilisée pour le fonctionnement des électrolyseurs provient de l'énergie solaire, éolienne et hydraulique, ainsi que de la production d'électricité à partir de bio-méthane.
L'hydrogène produit à partir d'énergies renouvelables est qualifié de "vert". Bien que l'électrolyse nécessite beaucoup d'énergie, les énergies renouvelables comme le vent et le soleil n'émettent pas de CO2 comme l'hydrogène produit en bleu et en gris. gris produits par l'hydrogène.
L'hydrogène peut également être produit par gazéification de la biomasse. Cela implique des températures élevées (700 °C), mais sans combustion. Les quantités d'O2 et de vapeur dans le processus sont contrôlées pour produire du CO & H2. Ce gaz, le syngaz, est ensuite utilisé pour alimenter des turbines par combustion.
Bien que la culture de la biomasse élimine le CO2 de l'atmosphère, ce processus doit être associé à la capture du carbone pour que les émissions nettes restent faibles.
L'électricité nécessaire à l'électrolyse peut représenter jusqu'à 75 % du coût de production de l'hydrogène, d'où la tendance aux sources renouvelables.
Comment les développements de l'électrolyseur favorisent-ils la production d'hydrogène vert ?
La technologie des électrolyseurs progresse rapidement et remplace la production d'hydrogène à partir de combustibles fossiles, ce qui réduit la quantité de CO2 produite en tant que sous-produit. La croissance de cette industrie est stimulée par les exigences de divers gouvernements visant à réduire l'utilisation des combustibles fossiles pour la production d'électricité et le transport, en les remplaçant par la technologie des piles à combustible. Les piles à combustible convertissent l'hydrogène et l'oxygène en électricité et en eau, un sous-produit. Ce processus génère également de la chaleur. Dans les grandes installations, cette chaleur peut être utilisée pour actionner des turbines à vapeur pour la production d'électricité. production d'électricité - ce que l'on appelle la "cogénération".
En termes simples, l'électrolyse consiste à faire passer un courant continu dans un électrolyte, ce qui entraîne une réaction chimique à l'anode et à la cathode. L'O2 est produit par oxydation à l'anode et l'H2 par réduction à la cathode.
L'électrolyse nous accompagne depuis 1800, date à laquelle Alessandro Volta a mis au point la première pile électrique en utilisant de l'acide comme milieu, et on a remarqué que, lorsque le courant passait, de l'oxygène et de l'hydrogène apparaissaient aux pôles de la pile. D'autres recherches ont été menées par Sir Humphry Davy (célèbre pour sa lampe de sécurité Davy) et son assistant de l'époque, Michael Faraday (qui a formulé... deux lois de l'électrolyse).
Electrolyseurs alcalins (AEL)
On a constaté que l'eau pure n'est pas toujours un bon milieu pour l'électrolyse. Pour cette raison, les électrolyseurs modernes vont utiliser de l'hydroxyde de potassium et de sodium, qui offrent de meilleures réactions. Voir Electrolyse de l'eau - Wikipédia
Les ions hydroxydes se déplacent de la cathode vers l'anode à travers l'électrolyte. De l'hydrogène est généré à la cathode et de l'oxygène à l'anode. Cette méthode de production est appelée "électrolyse alcaline" et fonctionne dans une Échelle de température de 70...90 °C, à des pressions d'environ 30 bars.
Electrolyseurs PEM
Un autre type est l'électrolyseur à membrane électrolyte polymère (PEM), qui utilise l'eau pour réagir à l'anode pour former de l'O2 et des ions hydrogène chargés positivement qui se déplacent à travers la membrane conductrice d'ions vers la cathode. La membrane est un matériau polymère solide spécial.
Ces ions se recombinent ensuite avec les électrons externes qui circulent dans le circuit pour produire de l'hydrogène gazeux. Ainsi, de l'O2 est produit à l'anode et du H2 à la cathode. Cette technologie permet de produire de l'hydrogène très pur.
Développement d'autres méthodes de production d'hydrogène
Photoélectrochimique (PEC) et photobiologique : Ces procédés utilisent l'énergie lumineuse pour scinder l'eau en H2 et O2, et sont principalement expérimentaux à l'heure actuelle.
La PEC utilise des panneaux similaires à des cellules photovoltaïques immergées dans un électrolyte, le Soleil fournissant l'énergie pour que la scission eau-électrolyte se produise.
Pour la génération photobiologique, les microalgues vertes ou les cyanobactéries utilisent la lumière du soleil pour scinder l'eau en ions hydrogène et oxygène.
Les produits de Process Sensing Technologies pour la production d'hydrogène et d'oxygène
Nous proposons une large sélection de produits pour garantir la qualité de l'hydrogène et de l'oxygène à différentes étapes du processus.
À la sortie des électrolyseurs :
Pour mesurer le H2 dans l'O2 : Le Michell XTC601 Celui-ci est capable de fonctionner au niveau de la production, ce qui peut être un procédé humide.
Pour mesurer l'O2 dans H2 : le Michell XTP601 Les deux XTP & XTC peuvent être classés SIL2.
Lorsque le gaz a été séché, les opérateurs veulent voir de faibles ppm d'O2 et des points de rosée secs ; <10 ppmV et -50°C et moins sont des demandes typiques.
Nous recommandons :
Le Michell Easidew PRO XP Transmetteur de point de rosée antidéflagrant, avec une Échelle de mesure du point de rosée de -110 à +20 °C.
L'analyseur d'oxygène Michell XTP601 offre un choix d'Échelles, de 0...0,5 % O2 jusqu'à 90...100 % O2.
Pour l'H2 de haute pureté, les producteurs veulent souvent savoir à la fois si le gaz est sec et si les niveaux d'oxygène sont inférieurs à certaines limites ppm. Pour cela, nous pouvons proposer le Michell Easidew Pro I.S. et le sonde ppm Minox-i de Ntron.
Pour la surveillance des gaz à l'état de traces dans l'hydrogène, le LDetek HyDetek est un bon choix. Cet instrument est capable de mesurer les impuretés à l'état de traces dans l'hydrogène jusqu'à de faibles parties par trillion, pour répondre à la norme ISO 14687 partie 2 pour l'hydrogène destiné aux piles à combustible. Il peut également mesurer le N2 dans l'hydrogène pour le contrôle des fuites et pour s'assurer qu'il n'y a pas de N2 résiduel pendant la purge des tuyaux.
Sources:
Procédés de production d'hydrogène | Département de l'énergie
Méthodes de production de l'hydrogène à l'échelle | Royal Society
Différents types d'électrolyseurs - Greendrogen hydrogène renouvelable
Produits apparentés
Analyseur de gaz binaire pour la surveillance de l’hydrogène - Michell XTC601
Analyseur d'Oxygène - Michell XTP601
Transmetteur d’humidité antidéflagrant - Easidew PRO XP
Transmetteur pour l’analyse de l’humidité - Michell Easidew PRO I.S.
Transmetteur d’oxygène Sécurité Intrinsèque - Ntron Minox-i
Système de gaz clé en main pour le contrôle et la surveillance de la qualité de l'H2 - HyDetek
Quality and Safety Gas Analyzer for Hydrogen Electrolyzer
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