作為推動綠色能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素，氫表現(xiàn)出巨大的潛力和前景，特別是面臨電氣化挑戰(zhàn)的工業(yè)領(lǐng)域。維薩拉高級戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Anu Pulkkinen 介紹了氫經(jīng)濟的現(xiàn)況以及準確測量對于推動綠色轉(zhuǎn)型的重要性。
氫經(jīng)濟是指通過使用氫能源幫助交通運輸、航運航空、重工業(yè)等難以實現(xiàn)電氣化的經(jīng)濟領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)脫碳。與其他化石燃料替代品一樣，根據(jù)生產(chǎn)方式，氫能源可分為以下顏色類型：
綠色氫：利用風(fēng)能或太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力，通過電解水進行生產(chǎn)。
藍色氫：通過將化石天然氣分解為氫氣和 CO2，然后捕獲并儲存或利用產(chǎn)生的 CO2 進行生產(chǎn)。
灰色氫：當下的常見氫形式，其制造方式與藍色氫相同，只不過 CO2 被釋放到大氣中而不是被捕獲。
藍色氫和綠色氫將在推動氫經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。
氫能源對于全球能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要
隨著生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)進步和氫能源應(yīng)用場景的不斷豐富，氫經(jīng)濟正以前所未有的速度發(fā)展著。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還原劑。這些行業(yè)都在向更清潔的綠色氫能源轉(zhuǎn)型，這一轉(zhuǎn)變有望大幅減少排放。
氫能源也廣泛應(yīng)用于燃料電池領(lǐng)域，可用于驅(qū)動公交車和卡車的電動機，同時也被用作發(fā)電過程中的儲能介質(zhì)和能源來源。此外，氫能源及氫基燃料為航運和航空業(yè)這兩個實現(xiàn)脫碳尤為艱難的行業(yè)提供了極具潛力的低碳解決方案。有關(guān)燃料電池未來的更多內(nèi)容，歡迎觀看我們的在線研討會：氫經(jīng)濟的未來 — 燃料電池和電解槽。
為何可靠的測量對于氫經(jīng)濟至關(guān)重要
維薩拉始終以全局視角對待脫碳問題，包括流程優(yōu)化、碳捕獲利用和儲存 (CCUS)、電氣化以及新技術(shù)和功能改進等方面。準確測量濕度、二氧化碳和甲烷等參數(shù)對于促進氫經(jīng)濟發(fā)展和加速綠色能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。
維薩拉用于測量這些參數(shù)的儀表可提供穩(wěn)定、實時的在線測量數(shù)據(jù)，無需依賴人工采樣。它們響應(yīng)迅速，非常易于安裝和維護，校準間隔較長，并且不含任何需要更換的移動部件或耗材。
維薩拉測量探頭能夠?qū)⒅绷餍盘?(4-20 mA) 和現(xiàn)場總線 (Modbus) 發(fā)送到工廠的自動化系統(tǒng)，無需安裝任何額外的軟件或硬件。所有維薩拉儀表都能在較大的溫度范圍內(nèi)工作，我們還提供強大的防雨和防爆認證選項，支持在極具挑戰(zhàn)性的爆炸性環(huán)境中進行安裝。讓我們通過幾個示例來了解一下維薩拉技術(shù)如何應(yīng)用于氫能源相關(guān)應(yīng)用。
燃料電池依賴于可靠的濕度測量
氫能源廣泛用于燃料電池應(yīng)用，其中由于燃料電池質(zhì)子交換機制，濕度控制至關(guān)重要。燃料電池內(nèi)部是聚合物電解質(zhì)膜 (PEM)，負責(zé)在陽極和陰極之間傳導(dǎo)質(zhì)子。必須控制反應(yīng)氣體（陽極側(cè)的氫氣和陰極側(cè)的空氣）的濕度以保持膜的完整性。
當濕度保持在良好的水平時，PEM 能表現(xiàn)出良好的質(zhì)子電導(dǎo)率和低電阻特性；然而，一旦過于干燥，其導(dǎo)電性能將急劇下滑，從而嚴重制約電池的功率輸出能力。然而，如果濕度過高，則會對膜造成機械損壞，導(dǎo)致電阻增大和電壓降低。
自 20 世紀 90 年代初期氫燃料電池技術(shù)誕生以來，維薩拉的技術(shù)便一直在支持其發(fā)展。汽車和造船行業(yè)的很多頭部企業(yè)在其燃料電池開發(fā)過程中使用維薩拉 HUMICAP® 技術(shù)。維薩拉濕度傳感器也被芬蘭 VTT 技術(shù)研究中心廣泛應(yīng)用于氫能源相關(guān)研究項目。VTT 專家不斷探索低溫 (PEM) 和高溫（固體氧化物）燃料電池技術(shù)，他們在燃料電池堆前后安裝維薩拉儀表以監(jiān)測和控制過程氣體濕度。維薩拉儀表還可用于測量氫氣純化和生產(chǎn)過程中環(huán)境空氣的濕度水平。
要詳細了解專為高濕度條件開發(fā)的儀表，請訪問 vaisala.cn/zh/fuelcell。
測量 CCUS 應(yīng)用中的 CO2 和濕度
在全球碳中和進程中，CCUS 扮演至關(guān)重要的角色。在溫室氣體 (GHG) 減排難度較大的行業(yè)，CCUS 可能是實現(xiàn)脫碳的唯一途徑。仍依賴化石燃料的能源密集型行業(yè)也需要采用 CCUS 技術(shù)。
連續(xù)、在線測量傳入和傳出氣流中的 CO2 濃度，可幫助捕獲 CO2 的工廠實時監(jiān)控性能并優(yōu)化工藝過程。在研究和開發(fā)新的捕獲技術(shù)時，準確的 CO2 和濕度測量也至關(guān)重要，因為這可以提供有關(guān)過程動力學(xué)和性能的寶貴見解。
丹麥阿邁厄島 CopenHill 垃圾焚燒發(fā)電廠使用維薩拉技術(shù)進行點源 CO2 捕獲。該工廠每年將 560,000 噸廢物轉(zhuǎn)化為電力、熱能和灰燼。其碳捕獲過程依靠維薩拉多氣體測量探頭 MGP261 來測量濕度和捕獲的 CO2 濃度。捕獲的 CO2 然后可與氫氣一起用來生產(chǎn)綠色燃料和化學(xué)品。訪問 vaisala.cn/zh/CCUS，了解更多信息。
測量 SOEC 應(yīng)用中的 CO2、甲烷和濕度
固體氧化物電解 (SOEC) 共電解技術(shù)利用 CO2、水和電能來生產(chǎn)氫氣和甲烷。盡管該技術(shù)仍處于試驗階段，但預(yù)計它將在日本到 2050 年實現(xiàn) 90% 可再生能源氣體轉(zhuǎn)型的過程中發(fā)揮重要作用。
所使用的 CO2 可以從多個來源捕獲，包括從工業(yè)排放中捕獲、直接從大氣中捕獲，或從沼氣中提純生物甲烷的過程中捕獲。SOEC 過程通常使用可再生能源，不需要貴金屬或稀土元素，這減少了其對環(huán)境的影響。
碳捕獲過程中準確測量 CO2 有助于提高 SOEC 工藝過程的效率并減少 GHG 排放。在監(jiān)管制度日益嚴格的情況下，這也變得越發(fā)重要。
維薩拉甲烷、二氧化碳和濕度多氣體測量探頭 MGP261 可用于 SOEC 共電解工藝過程，實時測量原料（CO2、濕度）和產(chǎn)品（甲烷），以提高效率并優(yōu)化工藝過程。請訪問 vaisala.cn/zh/MGP261，了解有關(guān)該儀表的更多信息。
工業(yè)測量是綠色轉(zhuǎn)型的重中之重
可再生能源和清潔能源生產(chǎn)是每個行業(yè)實現(xiàn)脫碳和綠色轉(zhuǎn)型的核心所在，而可靠測量對于助力實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新技術(shù)和工藝過程的作用不容小覷。維薩拉技術(shù)通過可靠的儀表助力加速脫碳，這些儀表可實時提供可靠、穩(wěn)定的濕度、二氧化碳和甲烷測量數(shù)據(jù)。讓我們攜手共進，有力推動氫經(jīng)濟的發(fā)展，實現(xiàn)真正的可持續(xù)變革。