Mejore la eficiencia y la seguridad de la producción de hidrógeno verde
Optimice su electrolizador con la instrumentación que mejor se adapte a sus necesidades
Introducción
Instrumentación de proceso para la electrólisis del agua
Mejorar la eficiencia de la electrólisis es crucial para disminuir los costes de producción del hidrógeno verde. Un ajuste preciso de variables operativas en los electrolizadores, como la temperatura y la presión, pueden mejorar significativamente la eficiencia energética. Modificando estos parámetros, se puede maximizar la producción de hidrógeno verde a la vez que se reduce el uso de energías renovables y se minimiza el desgaste del material.
Análisis de líquidos
Medición de la calidad del agua para una electrólisis eficiente
La producción de hidrógeno verde implica la electrólisis del agua. Este proceso requiere una cantidad considerable de agua. El uso sostenible de los recursos hídricos es una preocupación legítima en la producción de hidrógeno verde. En la electrólisis debe utilizarse agua pura o ultrapura para minimizar la presencia de impurezas que podrían interferir en la reacción química y reducir la eficiencia del proceso de producción de hidrógeno verde. El agua de pureza elevada se obtiene mediante procesos como la ósmosis inversa.
La conductividad es un parámetro de medición clave para garantizar la calidad del agua. Nuestro sensor de conductividad digital CLS16E dispone de la tecnología Memosens 2.0 con almacenamiento de datos y transmisión de datos sin contacto.
Los caudalímetros se utilizan para monitorizar los líquidos conductivos y garantizar la fiabilidad de la alimentación de agua del electrolizador. El Promag W 10 es el primer caudalímetro electromagnético del mundo que permite realizar mediciones en instalaciones sin restricciones.
En el caso de los electrolizadores alcalinos, normalmente se utilizan caudalímetros Vortex como el Prowirl F 200 para medir el agua pura.
La medición de la presión durante la preparación del agua para la electrólisis es esencial para detectar bloqueos en la filtración y la ósmosis. Nuestro Cerabar PMP51B es un sensor fiable y fácil de utilizar que permite reducir los fallos sistemáticos en la producción de hidrógeno verde.
La medición del nivel es fundamental para garantizar un suministro uniforme, evitar el funcionamiento en vacío y fomentar la eficiencia de los recursos. Levelflex FMP51 es adecuado para separadores de hidrógeno y oxígeno y muy resistente a las sustancias corrosivas.
El contenido de TOC y sílice varía en función de la fuente de agua, ya sea municipal, de ríos, aguas subterráneas o agua recuperada, etc. Confíe en nuestro analizador de sílice CA80SI y el analizador de TOC CA78 para obtener unas mediciones precisas.
En este método se utiliza una solución alcalina, normalmente hidróxido de potasio, como electrolito para facilitar las reacciones electroquímicas. Los electrolizadores alcalinos, una tecnología consolidada en la producción química, están siendo adaptados para producir hidrógeno, lo que los hace ideales para instalaciones de hidrógeno verde a gran escala.
Un caudalímetro vórtex como Prowirl F 200 es la opción perfecta para garantizar una medición precisa del hidrógeno húmedo. Los electrolitos a base de NaOH o KOH suelen medirse utilizando caudalímetros electromagnéticos como el Promag P 10.
Controlar el nivel de agua en los separadores de ánodo y cátodo es esencial para garantizar el funcionamiento seguro de todas las tecnologías de electrolizadores, especialmente los alcalinos, dada la naturaleza cáustica y corrosiva del electrolito KOH. La detección del nivel del líquido con una horquilla vibrante con el Liquiphant FTL51B evita el desbordamiento.
La temperatura del electrolizador afecta a la velocidad de la reacción de electrólisis. Además, el electrolizador puede sobrecalentarse debido al bajo suministro de agua. Nuestro sensor de temperatura iTHERM Moduline TM131 permite optimizar los parámetros operativos del electrolizado.
Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) son otra tecnología muy utilizada junto con los electrolizadores alcalinos. Esta tecnología se basa en una membrana electrolítica de polímero sólido que permite un diseño compacto y un control preciso, lo que la hace especialmente adecuada para aplicaciones que requieren flexibilidad y capacidad de respuesta en la producción de hidrógeno verde. Los electrolizadores PEM presentan ventajas tales como una elevada eficiencia, una rápida respuesta a las variaciones de carga y su idoneidad para aplicaciones descentralizadas.
Los caudalímetros másicos Coriolis ofrecen una medición precisa y fiable de los caudales másicos. Promass El Q 300 se puede utilizar para optimizar los parámetros operativos del electrolizador PEM.
El Levelflex FMP51 está indicado para garantizar una medición precisa del nivel en separadores de hidrógeno y oxígeno.
Nuestro Cerabar PMC71B con membrana cerámica ofrece una mayor robustez en agua ultrapura, la cual que puede provocar la lixiviación de metales y grandes cambios en las condiciones operativas.
Asimismo, las altas presiones en los electrolizadores PEM pueden provocar roturas del termopozo. Nuestro TM131 ofrece una medición fiable y una mayor seguridad, gracias a su segunda barrera de proceso y a la detección de daños en el termopozo.
Electrólisis de agua por membrana de intercambio aniónico (AEM)
A diferencia de otros tipos de electrolizadores, los electrolizadores AEM emplean una solución alcalina y una membrana que transporta iones de hidróxido (OH-). En el ánodo, el agua se divide en iones de oxígeno e hidróxido. La membrana transporta los iones de hidróxido al cátodo, donde reaccionan con los electrones (del suministro eléctrico) para generar gas hidrógeno. Los electrolizadores AEM pueden usar catalizadores más económicos en comparación con los electrolizadores PEM, lo que representa una ventaja.
Mantener el delicado equilibrio entre el suministro y la eliminación de agua es esencial para garantizar la estabilidad y la eficiencia de la membrana. El caudalímetro electromagnético Promag P 300 lo hace posible.
El paso de gases o la permeación a través de la membrana puede reducirse haciendo que el lado del cátodo (H2) del electrolizador opere a una presión superior que la del lado del ánodo (O2). Monitorizar la presión diferencial es esencial para asegurar el correcto funcionamiento de los electrolizadores, especialmente cuando ambos lados operan a presiones similares. Esto requiere un monitorización meticulosa con Deltabar PMD75B.
La electrólisis de alta temperatura o electrólisis de óxido sólido (SOEC) es una tecnología emergente que se basa en vapor, en lugar de agua líquida o electrolitos. Las altas temperaturas (600-1000 °C) mejoran significativamente la eficiencia del proceso de electrólisis, especialmente cuando se integra con calor residual u otras fuentes de calor de alta eficiencia.
Las temperaturas de funcionamiento extremas requieren sensores robustos y duraderos, como el termopar de alta temperatura TAF16.
La presencia de mezclas complejas de gases demanda un análisis preciso de la composición del gas resultante. Nuestro analizador Raman Rxn5 ofrece espectroscopia en línea fiable.
El Prowirl F 200 es un caudalímetro Vortex de alta fiabilidad, ideal para la medición de vapor a alta temperatura y la detección de vapor húmedo.
El hidrógeno debe cumplir unos estándares de alta calidad, especialmente cuando se utiliza en pilas de combustible. La norma ISO 14687:2019 establece las especificaciones para la calidad del hidrógeno en función de su método de transporte y uso final. Las tecnologías ópticas para la monitorización de la humedad (H2O) y el oxígeno (O2) ofrecen un funcionamiento sin mantenimiento gracias a su robustez y fiabilidad.
Tiempos de respuesta muy rápidos en la identificación de las impurezas del proceso.
No contienen piezas móviles ni electrolitos e incorporan una óptica de larga duración que hace posible un mantenimiento extremadamente bajo.
Fáciles de instalar y poner en marcha gracias a la monitorización del estado con Heartbeat Technology.
Medición de la calidad del hidrógeno en tiempo real
Enapter utiliza tecnología de medición analítica óptica de Endress+Hauser para determinar la pureza del hidrógeno producido. Obtener más información
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Wildfire Energy confía en la tecnología de medición y en la asistencia de Endress+Hauser para garantizar una producción eficiente de hidrógeno y gas de síntesis a partir de biomasa y residuos.
Historia de éxito
High plant availability in hydrogen production
Messer produces hydrogen in a steam reformer. The facility has a large number of protection and safety devices where pressure values play an important role.
Notas al pie
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