Améliorer l'efficacité et la sécurité de la production d'hydrogène vert
Améliorez l'efficacité de votre électrolyseur avec l'instrumentation
Introduction
Instruments de process pour l'électrolyse de l'eau
L'amélioration de l'efficacité de l'électrolyse est un élément essentiel pour la baisse des coûts de production de l'hydrogène vert. Des mesures précises des variables opérationnelles, telles que la température et la pression de fonctionnement, peuvent permettre d'améliorer considérablement l'efficacité des electrolyseurs. En affinant ces paramètres, il est possible de maximiser la production d'hydrogène vert tout en limitant la consommation d'énergie renouvelable et en réduisant l'usure des matériaux.
Analyse physico-chimique
Mesurer la qualité de l'eau pour une électrolyse efficace
La production d'hydrogène vert se fait par l'électrolyse de l'eau. Ce process nécessite une quantité importante d'eau. Une utilisation durable des ressources en eau est une préoccupation légitime lors de la production d'hydrogène vert. Une eau pure ou ultrapure doit être utilisée dans l'électrolyse afin de minimiser la présence d'impuretés susceptibles d'interférer avec la réaction chimique et de réduire l'efficacité du process de production d'hydrogène vert. Pour obtenir une eau ultra-pure, des process tels que l'osmose inverse sont utilisés.
La conductivité est un paramètre de mesure clé pour garantir la qualité de l'eau. Notre capteur de conductivité numérique CLS16E avec la technologie Memosens 2.0 permet le stockage des données et la transmission sans contact.
Les débitmètres sont utilisés pour la surveillance des liquides conducteurs et assurer la fiabilité de l'alimentation en eau de l'électrolyseur. Le Promag W 10 est le premier débitmètre électromagnétique au monde avec une installation sans restriction.
En cas d'électrolyseurs alcalins, des débitmètres vortex comme Prowirl F 200 sont utilisés pour mesurer l'eau pure.
La mesure de la pression lors de la préparation de l'eau pour l'électrolyse est essentielle pour détecter les colmatages au niveau de la filtration et de l'osmose. Notre Cerabar PMP51B est un capteur fiable et facile à utiliser pour réduire les défauts systématiques dans la production d'hydrogène vert.
La mesure du niveau est cruciale pour maintenir une alimentation constante, prévenir la marche à sec et préserver les ressources. Levelflex FMP51 convient aux séparateurs d'hydrogène et d'oxygène et est très résistant aux produits corrosifs.
La teneur en COT et en silice varie selon la source d'eau (eau municipale, rivières, eau souterraine, eau récupérée, etc.). Misez sur notre analyseur de silice CA80SI et analyseur de COT CA78 pour une mesure précise.
Transmetteur de pression intelligent avec membrane métallique pour une mesure très précise des liquides et gaz
Électrolyseur alcalin
Électrolyse alcaline de l'eau
Dans cette méthode, une solution alcaline, généralement de l'hydroxyde de potassium, sert d'électrolyte pour faciliter les réactions électrochimiques. Les électrolyseurs alcalins sont une technologie aboutie notamment dans la production chimique, reconfigurée pour la production d'hydrogène et adaptée aux installations d'hydrogène vert à grande échelle.
Pour une mesure précise du débit d'hydrogène liquide, un débitmètre à vortex tel que le Prowirl F 200 est parfaitement adapté. Les électrolytes à base de NaOH ou de KOH sont généralement mesurés à l'aide de débitmètres électromagnétiques tels que Promag P 10.
La surveillance du niveau d'eau dans les séparateurs (anode et cathode) est essentielle à la sécurité de fonctionnement de toutes les technologies d'électrolyse, particulièrement importante en milieu alcalin en raison de la nature caustique et corrosive de l'électrolyte KOH. La détection du niveau de liquide avec lames vibrantes à l'aide de Liquiphant FTL51B évite le débordement.
La température de l'électrolyseur affecte le taux de réaction de l'électrolyse. En outre, l'électrolyseur peut surchauffer en raison d'un faible approvisionnement en eau. Notre capteur de température iTHERM Moduline TM131 peut être utilisé pour optimiser les paramètres de fonctionnement de l'électrolyseur.
Capteurs de température RTD ou TC modulaires avec gaine soudée pour une large gamme d'applications industrielles
Électrolyseur PEM
Électrolyse PEM de l'eau
Les électrolyseurs PEM (membrane échangeuse de protons) sont également une technologie largement utilisées en parallèle des électrolyseurs alcalins. La technologie repose sur une membrane électrolytique polymère solide, permettant un design compact et un contrôle précis, ce qui la rend particulièrement adaptée aux applications nécessitant flexibilité et réactivité pour production d'hydrogène vert. Parmi les avantages des électrolyseurs PEM, on peut citer le rendement élevé, la réponse rapide aux charges changeantes et l'adéquation aux applications décentralisées.
Les débitmètres massiques Coriolis sont très précis et fiables pour mesurer les débits massiques. Le Promass Q 300 peut être utilisé pour optimiser les paramètres de fonctionnement de l'électrolyseur PEM.
Levelflex FMP51 est adapté pour une mesure de niveau fiable dans les séparateurs hydrogène et oxygène.
Notre Cerabar PMC71B avec membrane céramique offre une robustesse accrue dans l'eau d'alimentation ultrapure pouvant mener à la lixiviation du métal et à des changements importants dans les conditions de fonctionnement.
Les pressions élevées dans les électrolyseurs PEM peuvent entraîner la rupture des tubes protecteurs. Notre TM131 fournit une mesure fiable et une sécurité accrue grâce à sa deuxième barrière de protection et à la détection de défaut sur le tube protecteur.
Capteurs de température RTD ou TC modulaires avec gaine soudée pour une large gamme d'applications industrielles
Électrolyseur AEM
Électrolyse de l'eau à membrane échangeuse d'anions (AEM)
Contrairement à d'autres types, les électrolyseurs AEM utilisent une solution alcaline et une membrane qui transporte des ions hydroxydes (OH-). Au niveau de l'anode, l'eau se divise en ions oxygène et hydroxyde. La membrane porte les ions hydroxyde à la cathode, où ils réagissent avec les électrons (de l'alimentation électrique) pour former de l'hydrogène gazeux. Les AEM ont l'avantage potentiel d'utiliser des catalyseurs moins onéreux que les électrolyseurs PEM.
Le maintien de l'équilibre délicat entre l'approvisionnement en eau et l'élimination de l'eau est crucial pour la stabilité et l'efficacité des membranes. Cela peut être réalisé avec le débitmètre électromagnétique Promag P 300.
La perméation croisée ou membranaire du gaz peut être atténuée en utilisant le côté cathode H2 d'un électrolyseur à une pression supérieure à l'anode O2. La surveillance de la pression différentielle peut être cruciale pour assurer le fonctionnement correct des électrolyseurs, en particulier lorsque les deux côtés fonctionnent à des pressions similaires. Cela nécessite un suivi attentif avec le Deltabar PMD75B.
Transmetteur de pression intelligent qui détecte les anomalies de process telles que lignes d'impulsion bloquées
SOEC
Cellules d'électrolyse à oxyde solide (SOEC)
L'électrolyse à haute température ou l'électrolyse à oxyde solide (SOEC) est une technologie émergente reposant sur la vapeur, au lieu de l'eau ou de l'électrolyte liquides. Le fonctionnement à des températures élevées (600-1000 °C) augmente grandement l'efficacité du process d'électrolyse, notamment en combinaison avec la chaleur résiduelle ou à d'autres sources de chaleur à haut rendement.
Les températures de fonctionnement extrêmes nécessitent des capteurs robustes et durables tels que le capteur thermocouple haute température TAF16.
La présence de mélanges de gaz complexes implique une analyse précise de la composition changeante du gaz. Notre analyseur Raman Rxn5 offre une spectroscopie en ligne fiable.
Prowirl F 200 est un débitmètre Vortex fiable, adapté pour une mesure de la vapeur à haute température, avec détection de vapeur humide.
Débitmètre polyvalent avec détection des conditions de vapeur humide et précision inégalée
Analyse optique
Mesure de la qualité de l'hydrogène
L'hydrogène doit répondre à des normes de haute qualité en fonction de la méthode de transport et de l'utilisation finale, notamment dans les piles à combustible (ISO 14687:2019). Les technologies optiques pour la mesure de l'humidité (H2O) et l'oxygène (O2) offrent un fonctionnement sans entretien grâce à leur robustesse et leur fiabilité intrinsèques.
Temps de réponse très rapides pour l'identification des impuretés du process
Aucune pièce en mouvement, aucun consommable et des éléments optiques durables pour une maintenance faible
Installation et mise en service simples avec surveillance via Heartbeat Technology
Enapter utilise la technologie de mesure d'analyse optique d'Endress+Hauser pour déterminer la pureté de l'hydrogène produit. En savoir plus !
Histoire d'un succès
Une révolution dans l'énergie des déchets
Wildfire Energy mise sur la technologie de mesure et le soutien d'Endress+Hauser afin de garantir une production efficace d'hydrogène et de gaz de synthèse à partir de la biomasse et des déchets résiduels.
Histoire d'un succès
Haut niveau de disponibilité de l'installation de production d'hydrogène
Messer produit de l'hydrogène avec un vaporeformeur. L'installation dispose d'un grand nombre de capteurs de protection et de sécurité où les valeurs de pression jouent un rôle important.
Notes finale
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%20with%20flange%20connections%20for%20process%20applications%20-%20PP01.jpg "Photo du débitmètre électromagnétique Proline Promag P 300 / 5P3B pour les applications de process")
