Histórico da indústria
Impulsionada pela implementação da estratégia de duplo-carbono, a indústria de hidrogênio verde da China está entrando em uma fase acelerada de desenvolvimento em-grande escala. Em 2025, a escala de licitação pública para equipamentos domésticos de produção de hidrogênio de água eletrolítica atingiu 2.398,8 MW, um aumento anual-a{7}}de 69,4%, atingindo um recorde. O esboço do "15º-Plano Quinquenal" lançado em março de 2026 apela explicitamente ao "desenvolvimento vigoroso da energia verde do hidrogénio" e posiciona o hidrogénio como um novo ponto de crescimento que lidera o futuro. Sob orientação política, a aplicação em grande-escala da energia do hidrogênio em diversos campos, como transporte e indústria, continua a se expandir. Ao mesmo tempo, impulsionado pelos rápidos avanços na tecnologia de eletrolisadores e pela diminuição contínua dos custos de energia renovável, espera-se que a participação do hidrogénio verde na produção total de hidrogénio exceda 30% até 2030, com o tamanho do mercado ultrapassando os 20 mil milhões de yuan. Impulsionada pelas forças políticas e de mercado, a indústria da energia do hidrogénio está a entrar numa nova fase de desenvolvimento acelerado.
Durante o processo de produção de hidrogênio de água eletrolítica, o controle preciso da pressão é fundamental para garantir a operação segura do sistema. Hidrogênio e oxigênio são gerados simultaneamente dentro do eletrolisador. Manter uma pressão razoável e estável não apenas evita o risco de explosão causada pelo refluxo devido às diferenças de pressão entre os gases misturados de hidrogênio e oxigênio, mas também garante a operação eficiente do equipamento de separação de gases e a vedação confiável do sistema. O monitoramento-da pressão em tempo real e a regulação dinâmica são fundamentais para garantir operações seguras de produção de hidrogênio.
Controle de instrumentação de produção de hidrogênio em água eletrolítica
Diagrama esquemático do processo do sistema de produção de hidrogênio em água eletrolítica
O eletrolisador é o equipamento principal do sistema eletrolítico de produção de hidrogênio em água. Utiliza solução de KOH ou NaOH como eletrólito e, sob a ação de corrente contínua, eletrolisa a água para gerar hidrogênio e oxigênio. Os gases (H2, O2) produzidos a partir da eletrólise contêm líquido alcalino atomizado. Eles primeiro passam por um separador de gás-líquido para remover o líquido alcalino. Os gases que saem do separador de gás-líquido ainda contêm uma pequena quantidade de líquido alcalino atomizado e vapor de água. Um purificador de gás pode remover o líquido residual. O hidrogênio e o oxigênio separados são resfriados, as gotículas são removidas e então enviadas pelo sistema de controle. A pressão dentro do separador afeta a eficiência da eletrólise. A alta pressão apropriada pode reduzir o conteúdo de gás no eletrólito, aumentando sua condutividade elétrica e melhorando a eficiência da eletrólise. No entanto, a pressão excessiva aumenta a solubilidade do hidrogênio e do oxigênio no eletrólito, reduzindo o rendimento da produção.
Os pontos de amostragem de pressão do purificador de hidrogênio e do purificador de oxigênio são usados para medir a pressão diferencial, refletindo a diferença de pressão entre os lados do hidrogênio e do oxigênio do eletrolisador. Se a diferença de pressão entre os lados do hidrogênio e do oxigênio do eletrolisador for muito grande, pode fazer com que o hidrogênio e o oxigênio se permeiem, formando um gás misto que apresenta um risco significativo de explosão. O controlador do sistema controla a válvula reguladora de saída com base na pressão diferencial para mantê-la dentro de uma faixa segura.
Para a medição do nível de líquido do separador de gás-líquido: quando o separador de gás-líquido é instalado em uma altitude mais alta que o eletrolisador, o nível de líquido do separador representa o nível de líquido do eletrolisador. O hidrogênio e o oxigênio gerados durante a eletrólise farão com que o nível do líquido no separador de gás-líquido caia gradualmente. Se o nível do líquido estiver muito baixo, o gás poderá entrar no tubo de saída do líquido a jusante. Manter o nível de líquido do separador de gás-líquido dentro de uma faixa segura é muito importante.
No circuito de circulação de eletrólito, um medidor de vazão eletromagnético é normalmente usado para medir o fluxo de eletrólito. Como o eletrólito (por exemplo, KOH, solução de NaOH) tem boa condutividade elétrica, o medidor de vazão eletromagnético atinge medições estáveis e confiáveis. O sistema de controle ajusta a bomba de circulação com base no sinal de fluxo, mantendo o fluxo do eletrólito dentro de uma faixa razoável, garantindo assim o controle da temperatura e a eficiência da reação do eletrolisador.
Soluções de aplicação para transmissores de pressão inteligentes
Medição de nível de líquido do separador e purificador
Medição de pressão do separador
Nos separadores de hidrogênio/oxigênio, o meio medido é hidrogênio ou oxigênio, acompanhado por condições complexas, como vapor de água, névoa alcalina e condensado. Para garantir uma operação estável-de longo prazo, recomenda-se usar um diafragma Hastelloy C para as partes molhadas do transmissor de pressão inteligente para aumentar a resistência à corrosão e a capacidade anti{2}}cristalização. A classificação geral-à prova de explosão do transmissor deve atender ao padrão Ex d IIC T4 e deve ter certificação de segurança funcional SIL2. Através de projetos redundantes e mecanismos à prova de falhas, é garantida uma operação segura e confiável sob condições anormais.
Medição de nível de líquido do separador
Para medição de nível de líquido em separadores de hidrogênio e oxigênio, um capilar remototransmissor de pressão diferencialé normalmente usado. O meio medido é uma mistura de líquido alcalino e gás (hidrogênio/oxigênio), onde o lado de alta-pressão entra em contato com o líquido alcalino e o lado de baixa-pressão entra em contato com a fase gasosa (contendo vapor de água e névoa alcalina). Para atender a essas condições altamente corrosivas e fáceis de-cristalizar, é recomendado usar diafragmas Hastelloy C nos lados de alta e baixa-pressão para garantir excelente resistência à corrosão alcalina e estabilidade de medição-de longo prazo. A classificação geral-à prova de explosão do transmissor de nível de pressão diferencial também deve atender ao padrão Ex d IIC T4 para cumprir os regulamentos de segurança para atmosferas de gases explosivos. Além disso, recomenda-se a instalação de pontos de monitoramento on-line da concentração de hidrogênio no sistema para aumentar ainda mais a segurança operacional.
Medição de pressão do purificador e nível de líquido
A medição de pressão e nível de líquido para lavadores também usa uma estrutura do tipo-flange de diafragma. O meio interno não é simplesmente água, mas um sistema multifásico complexo composto de água ou líquido alcalino diluído (possivelmente contendo KOH), hidrogênio/oxigênio, névoa alcalina e condensado. Esta condição é caracterizada por forte corrosividade, alta umidade e tendência a cristalizar. Portanto, recomenda-se que o material do diafragma seja Hastelloy C para melhorar a resistência à corrosão e as propriedades anti{5}}adesão, garantindo a estabilidade e a confiabilidade-do longo prazo do instrumento.
Medição de saída de gás e pressão de armazenamento
Durante o estágio de saída do sistema de controle, o hidrogênio e o oxigênio entram nas tubulações de armazenamento ou transmissão. A medição da pressão nesta fase é crucial para a segurança do sistema e a qualidade do gás. Otransmissor de pressãono lado do hidrogênio usa um diafragma de aço inoxidável 316L e adota um design intrinsecamente seguro. Começando pela segurança intrínseca do circuito, isto reduz efetivamente o risco de fontes de ignição, controlando o risco de explosão na fase de projeto para garantir a operação segura e confiável do sistema.
O transmissor de pressão no lado do oxigênio também utiliza um diafragma de aço inoxidável 316L. O fluido de enchimento é um meio inerte, e o diafragma passa por um tratamento rigoroso-isento de óleo e desengordurante para evitar riscos de combustão ou explosão em um ambiente-enriquecido com oxigênio, ao mesmo tempo que garante que a pureza do oxigênio atenda aos requisitos do processo. Através da seleção direcionada e do projeto de segurança, é alcançada uma operação estável e segura do sistema eletrolítico de produção de hidrogênio de água durante o estágio de saída do gás.
Produtos recomendados
Transmissor de pressão inteligente MDM7000
- Alta precisão: A tecnologia capacita, medição sem fronteiras. Apresenta um sensor composto de monossilício de segunda{1}}geração, alcançando precisão básica de ±0,075% e ±0,05% para dados precisos e confiáveis.
- Alta estabilidade: Desempenho consistente, consistentemente excelente. Oferece uma taxa de turndown de 100:1, estabilidade-de longo prazo de ±0,1% SPAN por 10 anos, alta capacidade de pressão estática de até 42 MPa. Combinado com um sistema de diafragma integrado, garante operação estável-de longo prazo e reduz custos de manutenção.
- Alta confiabilidade: Design engenhoso, segurança garantida. Utiliza uma arquitetura de produto modular e design de{{1}câmara dupla. Para processos de corrosão e cristalização, um diafragma Hastelloy C é selecionado para eliminar completamente os riscos de corrosão e cristalização.
- Alto nível de proteção: diversas certificações, segurança-sólida. Obteve a certificação de segurança funcional TÜV SIL2, em conformidade com NEPSI, ATEX, IECEx e outros padrões internacionais-à prova de explosão. A tecnologia de vedação por soldagem a laser elimina caminhos de vazamento, com classificação de proteção de entrada IP67, garantindo operação estável mesmo em ambientes extremos.
Medidor de vazão eletromagnético MFE600-E
- Dados estáveis e confiáveis: Adequado para medição contínua em lote.
- Fácil instalação e manutenção: Sem peças frágeis, baixo custo de manutenção.
- Garantia de fornecimento doméstico: prazos de entrega controláveis, fornecimento estável-de longo prazo.
- Solução madura: Amplamente adaptada para cenários de aplicação de produção de hidrogênio em água eletrolítica.
