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    為何可靠的測(cè)量對(duì)于氫經(jīng)濟(jì)和綠色轉(zhuǎn)型至關(guān)重要?

    2024-06-11


    作為推動(dòng)綠色能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素,氫展現(xiàn)出了巨大的潛力和令人矚目的前景,特別是在面臨電氣化挑戰(zhàn)的工業(yè)領(lǐng)域。本文意在探討氫經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)狀,并著重強(qiáng)調(diào)可靠測(cè)量對(duì)于推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型的重要性。

    氫經(jīng)濟(jì)旨在通過利用氫能源,助力交通運(yùn)輸、航運(yùn)航空、重工業(yè)等難以實(shí)現(xiàn)電氣化的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)脫碳。根據(jù)生產(chǎn)方式的差異,氫能源可細(xì)分為以下三種類型:

    ·綠氫:通過電解水的方式,利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力來制造,其碳排放可以達(dá)到凈零。

    ·藍(lán)氫:以化石天然氣為原料,通過分解過程獲得氫氣和二氧化碳。在此過程中,二氧化碳被捕獲并儲(chǔ)存,或者進(jìn)一步利用,從而減少了直接排放到大氣中的碳量。

    ·灰氫:這是目前較為普遍的氫生產(chǎn)方式,與藍(lán)氫類似,也是通過分解化石天然氣來獲取氫氣。然而,不同的是,灰氫在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳并未被捕獲,而是直接釋放到大氣中,對(duì)氣候造成負(fù)面影響。

    在推動(dòng)氫經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中,藍(lán)氫和綠氫將發(fā)揮越來越重要的作用。

    氫能源對(duì)于全球能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要

    隨著生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展,氫經(jīng)濟(jì)正迅速崛起。氫能源已廣泛用作煉油、氨和甲醇生產(chǎn)等過程中的原料或燃料,并在制鋼過程中充當(dāng)還原劑。這些行業(yè)都在向更清潔的綠氫能源轉(zhuǎn)型,這一轉(zhuǎn)變有望大幅減少排放。

    在燃料電池領(lǐng)域,氫能源也展現(xiàn)出了巨大的潛力,不僅能夠?yàn)楣卉嚭涂ㄜ囂峁﹦?dòng)力,還可用作發(fā)電過程中的儲(chǔ)能介質(zhì)和能源來源。此外,對(duì)于航運(yùn)和航空這兩個(gè)難以脫碳的行業(yè)而言,氫能源及氫基燃料提供了極具潛力的低碳解決方案。

    因此,氫能源在全球能源轉(zhuǎn)型中扮演著至關(guān)重要的角色,有望引領(lǐng)我們走向更加綠色、可持續(xù)的未來。

    為何可靠的測(cè)量對(duì)于氫經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要

    在氫能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用全鏈條中,濕度、二氧化碳和甲烷等參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量顯得尤為關(guān)鍵。

    維薩拉始終以全局視角對(duì)待脫碳問題,包括流程優(yōu)化、碳捕獲、利用和儲(chǔ)存(CCUS)、電氣化以及新技術(shù)和功能改進(jìn)等方面。而維薩拉用于測(cè)量這些參數(shù)的儀表,可提供穩(wěn)定、實(shí)時(shí)的在線測(cè)量數(shù)據(jù),無需依賴人工采樣,確保用戶能夠準(zhǔn)確了解氫能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),從而做出更為科學(xué)和合理的決策。

    這些測(cè)量?jī)x表不僅響應(yīng)迅速,而且易于安裝和維護(hù)、校準(zhǔn)周期長(zhǎng)、無需更換移動(dòng)部件或耗材,大幅降低了使用成本和維護(hù)難度。

    此外,維薩拉測(cè)量探頭能夠?qū)⒅绷餍盘?hào)(4-20 mA)和現(xiàn)場(chǎng)總線(Modbus)發(fā)送到工廠的自動(dòng)化系統(tǒng),無需額外安裝軟件或硬件,實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)有系統(tǒng)的順暢對(duì)接。

    值得一提的是,維薩拉儀表還具備強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)性,能夠在較大的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,同時(shí)還提供防雨和防爆認(rèn)證選項(xiàng),使得其能夠在極具挑戰(zhàn)性的爆炸性環(huán)境中安全安裝。

    以下是維薩拉技術(shù)在氫能源相關(guān)應(yīng)用中的典型實(shí)例,充分展現(xiàn)了其技術(shù)的可靠性能與廣泛應(yīng)用。

    燃料電池的成功運(yùn)行依賴于可靠的濕度測(cè)量

    氫能源廣泛用于燃料電池,其質(zhì)子交換機(jī)制使得濕度控制成為確保燃料電池穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵要素。燃料電池的核心部件是聚合物電解質(zhì)膜(PEM——負(fù)責(zé)在陽極和陰極之間傳導(dǎo)質(zhì)子。為了確保PEM的正常工作,必須嚴(yán)格控制反應(yīng)氣體(陽極側(cè)的氫氣和陰極側(cè)的空氣)的濕度。

    當(dāng)濕度保持在適宜水平時(shí),PEM能夠展現(xiàn)良好的質(zhì)子電導(dǎo)率和低電阻特性,從而確保燃料電池的高效運(yùn)行。然而,若濕度過低,PEM的導(dǎo)電性能將急劇下降,從而嚴(yán)重限制燃料電池的功率輸出能力,影響其性能表現(xiàn)。另一方面,過高的濕度則會(huì)對(duì)PEM造成機(jī)械損壞,導(dǎo)致電阻增大、電壓降低,進(jìn)而影響燃料電池的整體效率和使用壽命。

    20世紀(jì)90年代初氫燃料電池技術(shù)問世以來,維薩拉的技術(shù)一直在為其提供堅(jiān)實(shí)支持。在汽車和造船行業(yè)等行業(yè)中,眾多頭部企業(yè)都在其燃料電池開發(fā)過程中采用了維薩拉的HUMICAP?技術(shù)。此外,芬蘭 VTT 技術(shù)研究中心在氫能源相關(guān)研究項(xiàng)目中,也使用了維薩拉的濕度傳感器。在不斷探索低溫(PEM)和高溫(固體氧化物)燃料電池技術(shù)的過程中,VTT的專家們?cè)谌剂想姵囟训那昂蟀惭b了維薩拉儀表,實(shí)現(xiàn)對(duì)過程氣體濕度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)與有效控制。

    此外,維薩拉儀表還可用于測(cè)量氫氣純化和生產(chǎn)過程中環(huán)境空氣的濕度水平,為整個(gè)氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的濕度管理提供了全面的解決方案。這些技術(shù)的應(yīng)用,不僅確保了燃料電池的穩(wěn)定運(yùn)行,也為氫經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持,推動(dòng)其邁向更加繁榮和可持續(xù)的未來。

    測(cè)量CCUS應(yīng)用中的CO?和濕度

    在全球碳中和進(jìn)程中,碳捕獲、利用與儲(chǔ)存(CCUS)技術(shù)發(fā)揮著舉足輕重的作用。對(duì)于溫室氣體減排難度較大的行業(yè)而言,CCUS可能是他們實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)的唯一途徑。特別是對(duì)于那些仍深度依賴化石燃料的能源密集型行業(yè), CCUS技術(shù)的重要性更是不言而喻。

    通過連續(xù)、在線測(cè)量傳入和傳出氣流中的CO?濃度,可幫助捕獲CO?的工廠實(shí)時(shí)監(jiān)控其性能并優(yōu)化工藝過程。此外,在研究和開發(fā)新的捕獲技術(shù)時(shí),準(zhǔn)確的CO?和濕度測(cè)量同樣不可或缺。這些數(shù)據(jù)能夠?yàn)檠芯咳藛T提供有關(guān)過程動(dòng)力學(xué)和性能的寶貴洞察,從而推動(dòng)技術(shù)的不斷進(jìn)步。

    以丹麥阿邁厄島的CopenHill垃圾焚燒發(fā)電廠為例,該廠采用維薩拉技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)源 CO? 捕獲。該工廠每年能夠?qū)?/span>560,000噸廢物轉(zhuǎn)化為電力、熱能和灰燼。在其碳捕獲過程中,維薩拉多氣體測(cè)量探頭MGP261發(fā)揮著關(guān)鍵作用,用來測(cè)量濕度和捕獲的 CO?濃度。

    捕獲的 CO? 還可以與氫氣一起用來生產(chǎn)綠色燃料和化學(xué)品,這不僅有助于減少溫室氣體的排放,還能推動(dòng)綠色能源的發(fā)展。

    測(cè)量SOEC應(yīng)用中的CO?、甲烷和濕度

    固體氧化物電解(SOEC)共電解技術(shù)通過利用CO?、水和電能來生產(chǎn)氫氣和甲烷。盡管這項(xiàng)技術(shù)目前仍處于試驗(yàn)階段,但其巨大的潛力已經(jīng)引起了全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。特別是在日本,預(yù)計(jì)SOEC將在該國(guó)到2050年實(shí)現(xiàn)90%可再生能源氣體轉(zhuǎn)型的過程中發(fā)揮重要作用。

    SOEC過程中,所使用的CO?捕獲來源廣泛,包括工業(yè)排放、大氣以及從沼氣提純生物甲烷的過程。值得一提的是,SOEC過程通常使用可再生能源,不需要貴金屬或稀土元素,這進(jìn)一步減少了其對(duì)環(huán)境的影響。

    然而,要實(shí)現(xiàn)SOEC技術(shù)的高效運(yùn)行,離不開精確的測(cè)量技術(shù)。在碳捕獲過程中,準(zhǔn)確測(cè)量CO?的濃度不僅有助于提高SOEC工藝過程的效率,還能減少溫室氣體排放。隨著監(jiān)管制度的日益嚴(yán)格,對(duì)測(cè)量精度的要求也越來越高。

    在這一背景下,維薩拉甲烷、二氧化碳和濕度多氣體測(cè)量探頭MGP261脫穎而出,成為SOEC共電解工藝過程的理想選擇。它能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量原料(如CO?、濕度)和產(chǎn)品(如甲烷)的濃度,從而為工藝過程的優(yōu)化和效率提升提供有力支持。

    工業(yè)測(cè)量是綠色轉(zhuǎn)型的重中之重

    可再生能源和清潔能源生產(chǎn)是每個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳和綠色轉(zhuǎn)型的核心所在,而可靠測(cè)量對(duì)于助力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新技術(shù)和工藝過程的作用不容小覷。

    維薩拉以其可靠、準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x表為綠色轉(zhuǎn)型加速貢獻(xiàn)力量。這些儀表不僅能夠?qū)崟r(shí)提供可靠、穩(wěn)定的濕度、二氧化碳和甲烷測(cè)量數(shù)據(jù),更在氫經(jīng)濟(jì)、碳捕獲、利用和儲(chǔ)存(CCUS)以及固體氧化物電解(SOEC)等綠色技術(shù)的應(yīng)用提供了有力支持。

    展望未來,我們期待與更多行業(yè)伙伴攜手共進(jìn),共同推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展。通過精準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)的不斷創(chuàng)新與應(yīng)用,我們相信將能夠加速實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)變革,為地球的未來貢獻(xiàn)更多綠色力量。

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