Meettechnologie zorgt voor kwaliteit in de waterstofproductie

MESSTECHNIK

Details: Gepubliceerd: 05.03.2024; Laatst bijgewerkt: 08.04.2024; Hits: 973

De mondiale waterstofeconomie is in volle gang en is een belangrijk onderdeel van de energietransitie. Jumo wil graag meewerken aan deze ontwikkeling en zich daarin positioneren maat als systeem- en oplossingsleverancier voor de Waterstofproductie. Druck- En Temperatuursensoren, geleidbaarheidssensoren of Druktransmitters zorg hier voor kwaliteit.

inhoud

Huidige status van de mondiale waterstofeconomie
- Redenen om schone waterstof te gebruiken
Technische vereisten bij de productie van waterstof
- Ultrapuur watermonitoring in de elektrolyseur
- Meettechnologie voor waterstofproductie
Waterstof en de toekomst
- Mogelijke toepassingsgebieden voor H2
Häufig gestellte Fragen

Huidige status van de mondiale waterstofeconomie

Met het doel van de Europeaan Groene aanbiedingen De Europese Commissie heeft zichzelf ten doel gesteld om in 2050 geen netto broeikasgassen meer uit te stoten. Dit betekent dat Europa het eerste klimaatneutrale continent op aarde moet worden. Er worden ook grote inspanningen geleverd in Canada, de VS en de regio Azië-Pacific om de transitie naar een hulpbronnenefficiënte, concurrerende en moderne economie op gang te brengen.

De uitbreiding van de Hernieuwbare energie houdt rechtstreeks verband met de opleving van de H2-economie. Om groene waterstof te produceren moet de benodigde elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen komen. Hiervoor zijn ongetwijfeld overbruggingstechnologieën nodig om waterstof te produceren.

Leestip: Vul waterstof op de juiste druk

Duitsland formuleert de EU-waterstofstrategie in de ‘Update van de Nationale Waterstofstrategie’ voor zichzelf, net als andere Europese landen. Frankrijk doet dit bijvoorbeeld. B. als onderdeel van het plan “Frankrijk 2030”. Het jaar 2030 is altijd een belangrijke mijlpaal. Tot 2030 De Europese Commissie heeft zichzelf ten doel gesteld de netto broeikasgassen met ten minste 55% te verminderen ten opzichte van 1990.

Redenen om schone waterstof te gebruiken

Er zijn verschillende redenen voor de cruciale rol van waterstof in de energietransitie:

Het element H2 kan worden gebruikt als veelzijdige energiebron sauber gegenereerd worden. Bovendien blijft er bij verbranding of gebruik waterstof achter brandstofcellen alleen water als bijproduct. Dit helpt de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en maakt het een aantrekkelijk alternatief voor fossiele brandstoffen.
Een ander voordeel van waterstoftechnologie is het opslagcapaciteit. Als energieopslagapparaat voor de lange termijn dient het idealiter voor overtollige elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen. Het elektrolyseproces splitst water in waterstof en zuurstof. De geproduceerde waterstof kan worden opgeslagen en indien nodig later weer worden omgezet in elektriciteit of warmte.
Waterstof biedt ook mogelijkheden voor sectoren die lastig te elektrificeren zijn ontkolen. Voorbeelden hiervan zijn de staalproductie, de luchtvaart, het vrachtverkeer en de scheepvaart. Deze zijn met waterstof als energiebron Industries in staat zijn hun uitstoot drastisch te verminderen.

Er is vandaag Vooruitgang in waterstoftechnologie, bereikt door concurrerende kosten en verbeterde infrastructuur voor de productie, opslag en distributie van waterstof. Ook meer samenwerking tussen overheden, bedrijven en OnderzoekDe faciliteiten spreken voor de technologie.

Technische vereisten bij de productie van waterstof

Het gebruik van waterstof als Energiebron brengt specifieke materiaaleisen met zich mee die een centrale rol spelen in de efficiëntie, veiligheid en levensduur van de systemen. Omdat met waterstof onder hoge druk en soms hoge temperaturen wordt gewerkt, moeten de gebruikte materialen ook tegen dergelijke omstandigheden bestand zijn.

Waterstof + brandstofcel: componenten voor energieopwekking

H2 kan zeker zijn Materialien doordringen en daardoor hun structuur veranderen. Dit kan leiden tot scheuren en breuken. Speciale legeringen, coatings en materiaalcombinaties verminderen de waterstofabsorptie en behouden de duurzaamheid van het materiaal op lange termijn.

Ook de eisen aan de randapparatuur van waterstoftechnologieën zijn veranderd. Voor het bedienen van een elektrolyzer Er is bijvoorbeeld ultrazuiver water van zeer hoge kwaliteit nodig, dat met behulp van elektrische energie wordt gesplitst in waterstof en zuurstof.

Ultrapuur watermonitoring in de elektrolyseur

Elektrolysers zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen, die allemaal een invoergrootte hebben Ultrapuur water werk. In de elektrolyseur worden twee elektroden ondergedompeld in het water, de positieve anode en de negatieve kathode.

Als er een elektrische stroom door het water wordt geleid, splitst het ultrazuivere water H₂O op de elektroden in de zijne gasvormige componenten H₂ en o₂ op. De geproduceerde gassen worden apart ingezameld en kunnen vervolgens voor diverse toepassingen worden gebruikt of verder worden verwerkt voor opslag.

PEM-elektrolysatoren hebben bijvoorbeeld een membraan dat de anode en kathode scheidt om zuurstof van waterstof te scheiden. In alkalische elektrolyseapparaten daarentegen dient een oplossing als een elektrolyt die de ionen parallel tussen de elektroden transporteert.

Een belangrijke meting voor de elektrolyseur is het voortdurend monitoren en controleren van de kwaliteit van het ultrapuur water aan de inlaat. Dit gebeurt met behulp van geleidende meetsondes, die de geleidbaarheid in µS/cm weergeeft. Deze constante monitoring beschermt tegen schade, garandeert de langst mogelijke levensduur van de componenten en verlengt de onderhoudsintervallen.

Meettechnologie voor waterstofproductie

auch Jumo voelt een significante opleving in de waterstofbusiness en ziet enorme groeimogelijkheden op dit gebied. Het bedrijf past zijn meettechnologie aan voor gebruik in de Waterstof technologie bij. Indien nodig wordt dit hiervoor gecertificeerd. Hiervoor zijn de bestaande productiefaciliteiten slechts licht aangepast. Vanuit de productiereserve kunnen vaak de noodzakelijke uitbreidingen van het aantal stuks worden gerealiseerd.

Naast uitgebreide veiligheidsmaatregelen vereist de omgang met waterstof ook meetexpertise. Dit geldt zowel voor de productie van waterstof uit ultrapuur water als voor het voeden van de elektrolyseur of het monitoren van de elektrolytische geleidbaarheid. Digitaal, explosieveilig Druck- En Temperatuursensoren van Jumo zorgen voor de monitoring en beveiliging van de thermodynamische processen. Talrijke op de DAX genoteerde bedrijven in de Duitse industrie installeren deze oplossingen in hun systemen.

Twee van dergelijke meetsystemen zijn geleidend Geleidbaarheidssensoren "Tecline CR" en "Digiline CR". Als ontwikkelingspartner voor sensor- en automatiseringsoplossingen biedt Jumo ook individuele systeemoplossingen voor klantspecifieke elektrolyseconcepten.

Waterstof en de toekomst

Waterstof bestaat al tientallen jaren belangrijke grondstof in diverse industrieën. In de chemische industrie heeft H₂ gebruikt om methanol, ammoniak en andere producten te produceren. In de olieraffinaderij heeft H₂ gebruikt bij de ontzwaveling van brandstoffen. De klimaatneutrale productie maakt het koolstofvrij maken van de industrie mogelijk. Bovendien opent de industrie grote kansen in veel nieuwe toepassingen om klimaatneutraliteit te bereiken.

IO-module beveiligt Resato-waterstoftankstations

De energie-intensieve zware industrie is begonnen de koers uit te zetten voor waterstof als brandstof voor de staalproductie en wil dit graag inzetten om de CO 2 -uitstoot terug te dringen. In de transportsector wordt waterstof gezien als de brandstof van de toekomst voor brandstofcellen. De technologie wordt vooral gepromoot als energiebron in bussen en treinen, in het zware goederenvervoer, in de scheepvaart en in de luchtvaart. In het energievoorzieningsnetwerk kan waterstof dienen als langetermijnopslag en bijvoorbeeld fluctuaties in de elektriciteitsopwekking opvangen, via het gasnetwerk distribueren of in warmte omzetten.

Mogelijke toepassingsgebieden voor H2

De mogelijke toepassingsgebieden worden competitiever naarmate de beschikbaarheid van groene waterstof aantrekkelijker worden. Er schuilt nog meer potentieel in het wijdverbreide gebruik van waterstof als onderdeel van sectorkoppeling. Waterstof is de verbindende schakel door middel van zogenaamde Power-to-X-technologieën. De eigenschappen en mogelijke toepassingen van waterstof zullen de weg vrijmaken voor het efficiënt verbinden van sectoren als energieopwekking, warmtevoorziening, transport en industrie.

Häufig gestellte Fragen

Hoe kan waterstof worden geproduceerd?

Waterstof kan voornamelijk worden geproduceerd via de volgende processen:

elektrolyse: Water (H 2 O) wordt met behulp van elektrische stroom gesplitst in waterstof (H 2) en zuurstof (O 2). Als de gebruikte elektriciteit afkomstig is van hernieuwbare energiebronnen, wordt de op deze manier geproduceerde waterstof ‘groene waterstof’ genoemd.
Stoomreforming van aardgas: Aardgas (voornamelijk methaan, CH 4) wordt bij hoge temperaturen en druk gecombineerd met stoom om waterstof en kooldioxide (CO₂) te produceren. Dit is momenteel de meest gebruikte methode, maar resulteert in ‘grijze waterstof’ waarbij CO₂ vrijkomt.
Thermische ontleding van methaan (Pyrolyse): Methaan wordt verwarmd in een hittebestendige reactor, waarbij waterstof en vaste koolstof worden geproduceerd zonder dat er CO₂ vrijkomt. Dit proces kan ‘turquoise waterstof’ opleveren als de energie uit duurzame bronnen komt.
waterstof eruit biomassa (Bio-Waterstof): Waterstof kan ook worden geproduceerd door vergassing of pyrolyse van biomassa. Dit proces kan variëren afhankelijk van welke technologie en grondstoffen worden gebruikt.

Hoeveel elektriciteit is er nodig om 1 kg waterstof te produceren?

Voor de productie van 1 kg waterstof Voor elektrolyse is ongeveer 50 tot 55 kWh elektrische energie nodig, afhankelijk van de efficiëntie van het systeem en de bedrijfsomstandigheden. Deze waarde kan variëren op basis van het elektrolyseproces en de efficiëntie van het hele systeem.

Wat heb je nodig om waterstof te produceren?

Om waterstof te produceren heb je in essentie nodig:

Een Energiequelle: Voor elektrolyse is elektrische energie nodig. De duurzaamheid van de waterstofproductie hangt af van de vraag of hernieuwbare energiebronnen zoals wind-, zonne- of waterkracht worden gebruikt.
Water: Bij elektrolyse wordt water (H₂O) als grondstof gebruikt, dat wordt gesplitst in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂).
Een Elektrolyzer: Een apparaat dat elektrolyse uitvoert. Het maakt gebruik van een anode en kathode in een elektrolyt om water te splitsen in waterstof en zuurstof.
Voor andere soortgelijke productieprocessen Stoomreforming vereist aardgas en een katalysator, terwijl voor de vergassing van biomassa organische materialen nodig zijn.

Hoeveel water is er nodig om waterstof te produceren?

Voor de productie van elektrolyse is ongeveer 1 kg waterstof nodig 9 liter water. Deze waarde kan enigszins variëren, afhankelijk van de efficiëntie van het elektrolyseproces en de specifieke bedrijfsomstandigheden.