Monitoraggio sicuro e affidabile dell'ossigeno e del punto di rugiada per gli elettrolizzatori di idrogeno

Come i sensori avanzati possono massimizzare l'efficienza degli elettrolizzatori

L'idrogeno come fonte di energia pulita è sempre più richiesto.  Questo sta guidando il mercato degli elettrolizzatori di idrogeno.  Per operare in modo sicuro ed efficiente, gli elettrolizzatori dipendono dall'uso di sensori e analizzatori avanzati per il monitoraggio dei gas, come quelli prodotti da Process Sensing Technologies. 

Un elettrolizzatore funziona utilizzando una corrente elettrica per separare le molecole d'acqua nei loro elementi costitutivi, ossigeno e idrogeno. 

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Tra gli elettrolizzatori più comuni vi sono le celle alcaline e gli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM), detti anche membrane elettrolitiche polimeriche. 

Questi ultimi utilizzano una membrana semipermeabile posizionata tra un anodo e un catodo.  L'acqua che entra nel sistema reagisce all'anodo per formare ossigeno, rilasciando elettroni con carica negativa e ioni di idrogeno con carica positiva, o protoni.  I protoni di idrogeno passano attraverso la membrana dove si ricombinano con gli elettroni al catodo per formare idrogeno gassoso.   

Gli elettrolizzatori alcalini utilizzano un approccio simile, con una soluzione alcalina come l'idrossido di potassio come elettrolita, in cui sono immersi una coppia di elettrodi metallici.  Questi sono separati da un diaframma: l'acqua viene scissa al catodo per formare H2 e rilascia anioni idrossido che attraversano il diaframma e si combinano per formare ossigeno all'anodo.

Questi processi relativamente semplici hanno un notevole potenziale nella transizione verso lo zero netto.  Una ricerca di Global Market Insights prevede che il mercato degli elettrolizzatori di idrogeno crescerà rapidamente, con un CAGR di oltre il 24%, passando da un valore di mercato globale di 2,8 miliardi di dollari di oggi a uno strabiliante 78 miliardi di dollari nel 2032. 

Ottimizzare in modo sicuro il funzionamento dell'elettrolizzatore

La cella dell'elettrolizzatore, dove le molecole d'acqua vengono separate nei loro atomi costitutivi, costituisce il cuore di un sistema di elettrolizzazione dell'idrogeno.  Tuttavia, non è tutto ciò che è necessario per produrre gas di qualità e purezza tali da poter essere successivamente utilizzato come fonte di energia in applicazioni di riscaldamento, celle a combustibile o trasporti. 

Altrettanto importante per la progettazione del sistema è l'integrazione di apparecchiature per la purificazione, l'essiccazione, la compressione e lo stoccaggio del gas, oltre a connessioni alla rete elettrica e a tubazioni di distribuzione del gas adeguate.  Ogni componente ha un ruolo cruciale nella generazione efficiente di idrogeno di alta qualità e deve quindi funzionare in modo efficiente, affidabile e, data la natura potenzialmente esplosiva dell'idrogeno, sicuro.  A sua volta, ciò richiede l'uso di strumenti di monitoraggio, misurazione e controllo del processo ad alte prestazioni. 

Ad esempio, il monitoraggio del contenuto di ossigeno nel flusso di idrogeno gassoso in un sistema elettrolizzatore è un prerequisito fondamentale per il suo funzionamento sicuro, idealmente basato su standard di sicurezza e linee guida operative accettate, come quelle definite nel modello SIL (Safety Integrity Level).   Queste stesse misurazioni della concentrazione di ossigeno forniscono anche una guida accurata all'efficienza operativa della cella dell'elettrolizzatore, indicano la presenza di perdite di gas e fungono da criteri importanti per dimostrare che la qualità del gas e gli obblighi contrattuali sono rispettati. 

La qualità del gas è influenzata anche dalla presenza di vapore acqueo derivante dal processo di elettrolisi.  Ciò richiede l'uso della disidratazione dell'idrogeno e l'impiego di sensori di umidità o di punto di rugiada adeguati per rilevare tracce di umidità una volta che il gas è passato attraverso il processo di essiccazione.   Anche in questo caso, queste misure sono fondamentali per il funzionamento e l'ottimizzazione del sistema e per dimostrare che la purezza del gas soddisfa i criteri commerciali e tecnici richiesti. 

Strumenti di misura di ossigeno, idrogeno e punto di rugiada

Da oltre dieci anni sviluppiamo sensori e analizzatori avanzati per la misurazione dell'ossigeno e del punto di rugiada dell'acqua negli elettrolizzatori di idrogeno.  Molti dei nostri sensori e trasmettitori sono progettati per soddisfare i requisiti per l'uso in ambienti SIL, oltre a essere approvati secondo una serie di standard internazionali di sicurezza e qualità. 

Per citare solo un esempio della nostra vasta gamma di prodotti, i trasmettitori Dew-Point di Easidew sono completamente certificati per l'uso in aree a sicurezza intrinseca e pericolose.  Questo li rende ideali per l'installazione all'uscita delle unità di purificazione ed essiccazione dell'idrogeno, per garantire che il gas sia conforme alle specifiche richieste.  I trasmettitori Easidew si basano sulla nostra robusta e collaudata tecnologia di rilevamento ad ossido di metallo ceramico, che garantisce un'eccellente accuratezza, con un'approssimazione di ±2 °Cdp, in un ampio intervallo di misura, offrendo al contempo un'eccezionale velocità di risposta e stabilità a lungo termine.    

Dispositivi come Easidew possono essere utilizzati in combinazione con i nostri sensori di ossigeno e analizzatori remoti, fornendo agli OEM e agli utenti finali soluzioni affidabili, economiche e versatili per il monitoraggio delle prestazioni, dell'efficienza e della sicurezza degli elettrolizzatori di idrogeno. 

Siamo i maggiori esperti mondiali nel monitoraggio dell'umidità e nella misurazione del punto di rugiada e dei gas.  Disponiamo di un'ampia gamma di tecnologie, supportate da un'assistenza tecnica e clienti senza pari.  Per saperne di più, parlate oggi stesso con uno dei nostri specialisti delle applicazioni. 

Fonti

Global Market Insights

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