Monitoramento seguro e confiável de oxigênio e ponto de orvalho para eletrolisadores de hidrogênio

Como os sensores avançados podem maximizar a eficiência do eletrolisador

O hidrogénio como fonte de energia limpa tem uma procura crescente.  Isto está a impulsionar o mercado dos electrolisadores de hidrogénio.  Para operar com segurança e eficiência, os eletrolisadores dependem do uso de sensores e analisadores avançados de monitoramento de gás, como os fabricados pela Process Sensing Technologies. 

Um eletrolisador funciona utilizando uma corrente eléctrica para separar as moléculas de água nos seus elementos constituintes de oxigénio e hidrogénio. 

Entre os electrolisadores mais comuns encontram-se as células alcalinas e os electrolisadores de membrana de troca de protões (PEM) - também designados por membranas de electrólitos poliméricos. 

Estes últimos utilizam uma membrana semipermeável posicionada entre um ânodo e um cátodo.  A água que entra no sistema reage no ânodo para formar oxigénio, libertando simultaneamente electrões de carga negativa e iões de hidrogénio de carga positiva, ou protões.  Os protões de hidrogénio passam através da membrana, onde se recombinam com os electrões no cátodo para formar hidrogénio gasoso.   

Os electrolisadores alcalinos utilizam uma abordagem semelhante, com uma solução alcalina, como o hidróxido de potássio, a ser utilizada como eletrólito, no qual é imerso um par de eléctrodos metálicos.  Estes são separados por um diafragma, sendo a água dividida no cátodo para formar H2 e libertar aniões hidróxido que atravessam o diafragma e se combinam para formar oxigénio no ânodo.

Estes processos relativamente simples têm um potencial considerável à medida que fazemos a transição para o zero líquido.  Uma pesquisa realizada pela Global Market Insights prevê que o mercado de electrolisadores de hidrogénio crescerá rapidamente, a uma taxa de crescimento anual (CAGR) superior a 24%, passando de um valor de mercado global de 2,8 mil milhões de dólares atualmente para uns impressionantes 78 mil milhões de dólares já em 2032. 

Otimização segura da operação do eletrolisador

A célula do eletrolisador, onde as moléculas de água são separadas nos seus átomos constituintes, forma o coração de um sistema de eletrolisador de hidrogénio.  No entanto, isso não é tudo o que é necessário para produzir gás de qualidade e pureza que pode ser usado posteriormente como fonte de energia em aplicações de aquecimento, célula de combustível ou transporte. 

Igualmente importante para a conceção do sistema é a integração de equipamentos de purificação, secagem, compressão e armazenamento de gás, além de ligações à rede eléctrica e tubagens de distribuição de gás adequadas.  Cada componente tem um papel crucial a desempenhar na geração eficiente de hidrogénio de alta qualidade e deve, portanto, funcionar de forma eficiente, fiável e, dada a natureza potencialmente explosiva do hidrogénio, com segurança.  Por sua vez, isto exige a utilização de instrumentos de monitorização, medição e controlo de processos de elevado desempenho. 

Por exemplo, a monitorização do teor de oxigénio no fluxo de gás hidrogénio num sistema de eletrolisador é um pré-requisito fundamental para o seu funcionamento seguro, idealmente baseado em normas de segurança e directrizes operacionais aceites, tais como as definidas no modelo SIL (Safety Integrity Level).   Estas mesmas medições de concentração de oxigénio também fornecem um guia preciso para a eficiência operacional da célula do eletrolisador, indicam a presença de fugas de gás e actuam como critérios importantes para demonstrar que a qualidade do gás e as obrigações contratuais estão a ser cumpridas. 

A qualidade do gás também será afetada pela presença de vapor de água transportado do processo de eletrólise.  Isto requer a utilização da desidratação do hidrogénio, bem como a utilização de sensores de humidade ou de ponto de orvalho adequados para detetar níveis vestigiais de humidade depois de o gás ter passado pelo processo de secagem.   Mais uma vez, estas medições são cruciais para a operação e otimização do sistema, e para mostrar que a pureza do gás cumpre os critérios comerciais e técnicos exigidos. 

Instrumentos de medição de oxigénio, hidrogénio e ponto de orvalho

Desenvolvemos sensores e analisadores avançados para a medição do oxigénio e do ponto de orvalho da água em electrolisadores de hidrogénio há mais de dez anos.  Muitos dos nossos sensores e transmissores foram concebidos para cumprir os requisitos de utilização em ambientes SIL, bem como para serem aprovados por uma série de normas internacionais de segurança e qualidade. 

Para destacar apenas um exemplo da nossa extensa gama de produtos, os transmissores Easidew Dew-Point são totalmente certificados para uso em áreas intrinsecamente seguras e perigosas.  Isso os torna ideais para instalação na saída de unidades de purificação e secagem de hidrogênio para garantir que o gás esteja em conformidade com as especificações exigidas.  Os transmissores Easidew baseiam-se na nossa tecnologia robusta e comprovada de deteção de óxido metálico cerâmico, que garante uma excelente precisão, até ±2 °Cdp, numa vasta gama de medição, ao mesmo tempo que proporciona taxas de resposta excepcionais e estabilidade a longo prazo.    

Dispositivos como o Easidew podem ser utilizados em conjunto com os nossos sensores de oxigénio e analisadores remotos, proporcionando aos OEM e aos utilizadores finais soluções fiáveis, rentáveis e versáteis para os desafios da monitorização do desempenho, eficiência e segurança dos electrolisadores de hidrogénio. 

Somos os maiores especialistas mundiais em monitorização da humidade e medição do ponto de orvalho e de gases.  Temos uma gama de tecnologias, apoiadas por um suporte técnico e ao cliente inigualável.  Para saber mais, converse com um de nossos especialistas em aplicações hoje mesmo. 

Fontes

Blogues relacionados

Como medir e controlar a humidade em células de combustível de hidrogénio

Usando eletrolisadores para produção industrial de H2

Como garantir a segurança e a qualidade do gás dos electrolisadores de hidrogénio

Categorias relacionadas