Оптимизированы ли ваши водородные электролизеры для обеспечения эффективности производства?
Оптимизируйте производство водорода электролизерами с помощью высокоэффективных жидкостных и газовых систем
Водород получает все более широкое распространение в качестве перспективного низкоуглеродного источника энергии. Вот одно из подтверждений: Европейская комиссия планирует производить 10 млн тонн и импортировать 10 млн тонн возобновляемого водорода в Европейском союзе к 2030 г. Кроме того, аналитики прогнозируют увеличение продаж водородных электролизеров в Китае более чем вдвое в 2023 г. в связи с реализацией в стране экологичных водородных проектов.
Перспектива массового применения водорода в качестве источника энергии зависит от повышения производительности и безопасности производства. Предпосылки для достижения этой цели заложены в основе предприятия по производству водорода — оптимизированных электролизерах. Электролизеры выполняют важную работу по преобразованию воды и электричества в водород и кислород. Для результативной и эффективной работы электролизер должен бесперебойно обеспечиваться водой и иметь эффективную систему отвода полученного водорода и кислорода.
Как следствие, жидкостные и газовые системы, выполняющие эти функции, имеют решающее значение при проектировании новых заводов по производству водорода. Давайте рассмотрим более детально, каким образом ваши жидкостные и газовые системы могут влиять на безопасность, производительность и прибыльность предприятия по производству водорода.
Виды электролизеров
В сфере производства водорода существует два основных вида электролизеров:
Щелочные электролизеры: Щелочные электролизеры основаны на отработанной технологии, которая применяется уже более 100 лет. Щелочной электролиз происходит при низких температурах с использованием жидкого щелочного раствора гидроксида калия (KOH) или гидроксида натрия (NaOH) в качестве электролита, проводящего электричество. Он расщепляет воду на водород и кислород с помощью электрического тока. Это самый дешевый способ производства водорода, однако стоимость обслуживания высока.
Электролизеры с протонообменной мембраной: В электролизерах с протонообменной мембраной для проведения электричества используется не жидкий, а твердый электролит. Такие электролизеры обычно более эффективны, требуют меньше обслуживания и занимают меньше места по сравнению со щелочными. Однако эксплуатация электролизеров с протонообменной мембраной обходится дороже, поскольку для них требуются драгоценные металлы, например платина.
Независимо от того, какая технология применяется на вашем предприятии, для обеспечения притока воды и отвода газообразного водорода и кислорода необходимы надежные жидкостные и газовые системы.
Узнайте больше о производстве водорода
Узнайте о том, как компания Everfuel взяла на себя задачу «сделать водород реальностью» с помощью высокоэффективных жидкостных и газовых систем для оптимизации производства и хранения водорода.
Устранение утечек во время первой установки
По мере приближения ввода в эксплуатацию нового предприятия по производству водорода все критически важные жидкостные и газовые системы проходят заводские приемочные испытания. Этот процесс предусматривает проверку и опытную прогонку оборудования систем (или основных компонентов), а также документирование на предприятии поставщика. В случае жидкостных и газовых систем для водорода этот процесс, как правило, предусматривает прогонку безопасной испытательной жидкости (обычно азота) через систему с постепенным повышением давления для выявления мест и объема возможных утечек.
Даже небольшие утечки могут привести к неэффективному использованию ресурсов при подведении воды к электролизеру. На этапе отвода кислорода и водорода утечки могут привести к потере ценного продукта и создать угрозы для безопасности. Решение этих проблем также требует времени. Сведение утечек к минимуму с самого начала разработки благодаря надлежащему проектированию будет способствовать успешной работе предприятия по производству водорода.
Замечания, основанные на практическом опыте
Ана Домингес (Ana Dominguez), директор по инженерно-конструкторским услугам, компания Swagelok
«Одной из самых распространенных причин возникновения утечек после запуска системы является неправильный монтаж. Это касается и предприятий по производству водорода, и практически всех предприятий, где жидкостные и газовые системы являются критически важной частью технологического процесса. Если производители водорода хотят минимизировать расходы во время ввода в эксплуатацию, им может помочь обучение монтажу. Монтажники, обладающие необходимыми знаниями и накопленным опытом, с большей вероятностью не совершат ошибки, которые могут привести к утечкам. »
Если утечки обнаруживаются во время заводских приемочных испытаний…
Все это может привести к существенному незапланированному простою и материальным затратам еще до ввода оборудования в эксплуатацию. Для уменьшения утечек и сопутствующих расходов может быть целесообразно провести обучение монтажу жидкостных и газовых систем. Следование проверенным рекомендациям по монтажу может помочь избежать проблем во время пусковых испытаний и дорогостоящей доработки критически важных жидкостных и газовых систем.
Обеспечение отвода чистого водорода
При производстве водорода газы на выходе из электролизеров должны быть чистыми на 99,9%. 
Это сложная задача. Высокая температура и влажность, присущие процессу электролиза, способствуют возникновению коррозии на стали невысокого качества, которая может загрязнять полученный H2 на пути от электролизера до резервуара для хранения. Коррозия также представляет проблему для безопасности, поскольку сильно корродированные трубки или фитинги с большей вероятностью могут выйти из строя.
Для обеспечения чистоты можно применить несколько стратегий. Необходимо использовать высококачественные системы отбора проб газа для регулярного анализа и контроля уровня чистоты полученного водорода. Кроме того, необходимо правильно выбрать материалы. Высококачественная нержавеющая сталь с содержанием хрома и никеля, превышающим требования Американского общества испытаний и материалов (American Society for Testing and Materials, ASTM), имеет лучшую стойкость к коррозии и водородному охрупчиванию.
Максимальное повышение производительности
Благодаря правильно установленным высококачественным жидкостным и газовым системам на входе и выходе электролизеры смогут раскрыть весь свой потенциал и помочь вам добиться максимальной производительности.
Обеспечение герметичности не только позволит вам избежать дорогостоящей доработки на этапе заводских приемочных испытаний, но и поможет предотвратить непредвиденные проблемы при обслуживании и соответствующие простои в долгосрочной перспективе. Обеспечив стабильный приток и чистый отвод, вы получите эффективный технологический процесс и сократите общую стоимость владения в течение всего срока службы производственного предприятия. Это убедительный повод для оптимизации вспомогательных жидкостных и газовых систем электролизера.
Очень важно с самого начала выбрать высококачественные компоненты и узлы, спроектированные специально для водорода, чтобы ваше предприятие заработало быстро и безопасно, сохраняя производительность на протяжении долгого времени. Если вам нужна помощь, обратитесь к поставщику компонентов для жидкостных и газовых систем с большим опытом в проектировании систем для водорода.
Замечания, основанные на практическом опыте
Кнут Маркер (Knut Marker), технический консультант по сбыту, подразделение Swagelok в Норвегии
«Производство водорода — это совершенно новая область. Здесь не существует стандартного плана по эффективному введению в эксплуатацию нового предприятия без лишних затрат. Однако мы знаем, что производство водорода зависит от бесперебойной перекачки жидкостей и газов, а это уже сфера с отработанными технологиями, которые мы можем применить, чтобы помочь предприятиям по производству водорода минимизировать утечки, а также проблемы с безопасностью и обслуживанием. »
Статьи по Теме
Все, что нужно знать об автотранспорте на водороде
Для полноценной реализации этой технологии необходимо обеспечить производство автотранспорта на водородном топливе высококачественными компонентами. Вот что необходимо знать для выработки безопасных, надежных и долгосрочных решений для транспортных средств на водороде.
Помощь в производстве и хранении экологически чистого водорода
Узнайте, как компания Everfuel «делает водород реальностью», используя изделия и технические знания Swagelok.