什么是绿色氢能?

氢气是通过电解产生的,在电解过程中,水被分解为氢气和氧气。 对于绿色氢能,制氢使用的电力必须来自可再生能源。

与之形成鲜明对比的非绿色氢能包括:

  • 用化石燃料生产的灰氢;
  • 粉红氢 - 使用核能制氢,不会产生二氧化碳,但会产生放射性废料;
  • 和蓝氢 - 其中二氧化碳被捕获和储存(碳捕获)。

因此,电解是氢能价值链的第一步,也是决定性的一步。

了解自动化如何改善整个价值链的流程。

1. 生产

氢能价值链的起点是电解。 利用源自可再生能源的电力,将水分解成氢气和氧气。 根据不同的框架条件,采用不同的电解槽技术:

  • PEM 电解槽 - 能灵活应对负载波动;
  • 碱性电解法 - 基于成熟工艺,稳定可靠;
  • SOEC - 高温电解,效率最高。

自动控制系统可确保温度、压力和介质流始终保持在最合适的范围内,从而实现极高的效率和系统可用性。

2. 氢气处理

刚生产出来的氢气一般都不是纯净的, 通常含有水分、氧气残留物或其他杂质。 使用特殊的氢气处理系统可使氢气质量达到一定的要求——纯度可高达 99.999 %。 这是避免腐蚀、效率损失或下游设备损坏的关键因素。 自动化系统实时监控所有相关工艺参数,对偏差做出反应,并优化能源和设备的利用率。 这不仅能提高安全性,还能使整个流程更加高效、更易于扩展。

3. 压缩和存储

氢气在常压下的能量密度非常低。 有效运输或储存氢气的方法包括:

  • 使用 350 至 500 bar 的压缩机对氢气进行压缩,
  • 在极端低温条件下使氢气液化,或
  • 通过化学反应将氢气分子转化为含氢化合物。

压力调节、充装与监测过程必须做到无缝衔接、安全可靠。 精密的阀技术和可靠的传感器能够确保整个流程的安全性和可靠性。

4. 分配和运输

氢能的输送路径灵活多样:从管道运输、槽车输送,到现场制氢,各种模式皆可实现。 无论如何,运输必须做到安全、低损耗、成本合理。 自动监控系统可在早期检测漏气或压力波动,并实时控制流量和阀位置。

5. 应用

绿色氢能的用途非常广泛。 氢能既可直接以分子形态应用于化工与钢铁制造领域,也可用于生产合成天然气或燃料。 在燃料电池中,氢能可再次用于发电,使氢能汽车为减排做出贡献。 每种应用都有各自的挑战,而自动化技术是可靠、灵活地应对这些挑战的制胜法宝。 因此,制氢流程可以随时适应不断变化的条件和负载情况,并满足重要的安全要求。

为什么自动化是规模化生产的关键?

只有安全、可靠、高效地生产和利用绿色氢气,它才能具备市场竞争力。 采用阀岛与模块化控制器的自动化解决方案,结合实时诊断功能,正是实现这一目标的关键。 除其他外,它们还有助于:

  • 减少停机时间
  • 满足合规要求(ATEX、SIL)
  • 降低系统的复杂性

Festo - 贯穿整个价值链的合作伙伴

Festo 为整个氢能价值链上的企业提供行业特定的自动化解决方案。 无论是在电解、气体处理环节,还是在槽车控制系统等移动应用中,Festo 凭借可扩展的系统、数字化诊断功能及认证组件,助力客户构建安全且面向未来的工艺流程。

绿色氢能价值链不再是未来事物

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