由于氢在自然界中主要以结合态存在,因此必须将其从载体中释放出来。例如,通过电解水(H2O)(如果电能来自可再生能源,则称为 "绿色 "氢气)或通过蒸汽转化或热解甲烷(CH4)(天然气的主要成分)来实现。转化产生的副产品是二氧化碳(蓝色氢气),热解产生的副产品是一氧化碳(绿色氢气)。这两种物质都可以作为原料进一步加工或储存(CCS)。
如何进行监测?
生产出来的氢气密度极低,极易挥发,因此很难运输到用户手中。气态氢可以通过管道运输,液态氢则可以用隔热罐车或槽车运输到用户处。但是,必须预计到不可忽略的波动率。此外,氢气还具有脆化材料的特性,这一点必须在所有系统组件的使用寿命和设计中加以考虑。特别是在生产 "绿色 "氢气时,生产现场不仅要确保有充足的 "绿色 "电力,还要确保有充足的优质水。
根据我们几十年来在气体分析设备和分析系统设计方面的经验,我们建议在这些应用中使用加压萃取处理系统。原则上,其结构如下: 由于在电解过程中样品气体中不会出现微粒污染,因此只需在模块的每个出口处设置简单的萃取点即可。从这些点抽取的样气由一个特殊的样气泵抽取,该泵还能抽取可能出现的冷凝液,并在轻微过压的情况下送入样气冷却器。
在计算所需流量时,必须考虑到 H2 侧氢气密度较低的情况,以便将流量节流到分析仪上游的正确水平。如果生产过程中已经有足够的压力和流量,则可以不使用泵。在冷却器中分离水分,然后将干燥的样气送入分析仪。样气中的超压可防止外来空气进入,确保测量结果无杂质。同时,过压还会迫使冷凝水通过冷凝水自动排放装置排出系统。流速和超压由合适的装置进行永久监控。从抽气点经泵头到冷凝水自动排放装置的管道均由不锈钢制成。同样的系统设计也适用于监测氧气的产生。由于 H2 波动较大,建议监测系统采用通风外壳。系统中使用的部件需要经过特殊的制造工艺。它们对 H2/O2 应用的适用性已得到部分认证。
这种系统设计最大限度地减少了处理系统中的材料混合物,提供了尽可能长的使用寿命,并保证了无杂质的测量结果。
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