水素製造の品質を保証する計測技術
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世界的な水素経済は本格化しており、エネルギー転換の重要な部分を占めています。 ユモ この開発に参加し、自社をその地位に置きたいと考えています。 測定 のシステムおよびソリューションプロバイダーとして 水素の製造。 DRUCK - そして、 温度センサ、導電率センサー、または 圧力トランスミッタ ここで品質を確保します。
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世界の水素経済の現状
ヨーロッパを目指して グリーンディール 欧州委員会は、2050年までに正味の温室効果ガスの排出をゼロにするという目標を設定した。これは、ヨーロッパが地球上で最初の気候中立的な大陸になることを意味します。カナダ、米国、アジア太平洋地域でも、資源効率が高く競争力のある現代経済への移行を開始するための大規模な取り組みが行われています。
の拡張 再生可能エネルギー これは下半期経済の拡大に直接関係しています。グリーン水素を生成するには、必要な電力を再生可能エネルギー源から供給する必要があります。これには間違いなく、水素を生成するための橋渡し技術が必要になります。
ドイツは、他の欧州諸国と同様に、自国向けの「国家水素戦略の最新版」の中でEUの水素戦略を策定している。たとえばフランスはこれをやっている。 B. 「フランス 2030」計画の一環として。 2030 年は常に重要な節目です。 2030年までに 欧州委員会は、温室効果ガスの純量を55年と比較して少なくとも1990％削減するという目標を設定した。
クリーンな水素を使う理由
エネルギー転換における水素の重要な役割には、いくつかの理由があります。
- 元素H2は多用途のエネルギー源として利用可能 ザウバー 生成される。また、燃焼または使用すると水素が残ります。 燃料電池 副産物としては水だけです。これにより温室効果ガスの排出量が削減され、化石燃料の魅力的な代替品となります。
- 水素技術のもう一つの利点は、 記憶容量。長期的なエネルギー貯蔵装置として、再生可能エネルギー源からの余剰電力を理想的に供給します。電気分解プロセスでは、水を水素と酸素に分解します。生成された水素は貯蔵でき、必要に応じて後で電気または熱に変換できます。
- 水素は電化が難しい分野にも可能性をもたらす 脱炭素化する。例としては、鉄鋼生産、航空、重量物の輸送、海運などが挙げられます。これらは水素をエネルギー源としています 産業 排出量を大幅に削減することができます。
今日もあるよ 進捗 競争力のあるコスト、水素の製造、貯蔵、流通インフラの改善を通じて達成された水素技術。また、政府、企業、団体間の協力も強化されました。 研究の設備がテクノロジーを物語ります。
水素製造における技術要件
水素の利用 エネルギー源 システムの効率、安全性、寿命において中心的な役割を果たす特定の材料要件が伴います。水素は高圧、場合によっては高温で扱われるため、使用される材料もそのような条件に耐える必要があります。
H2 は確実に存在する可能性があります 材料 浸透し、それによって構造を変化させます。ひび割れや破損の原因となります。特殊な合金、コーティング、および材料の組み合わせにより、水素の吸収が低減され、材料の長期耐久性が維持されます。
水素技術の周辺機器に対する要件も変化しました。 1つを操作する場合 電解槽 例えば、電気エネルギーを利用して水素と酸素に分解する非常に高品質な超純水が必要となります。
電解槽内の超純水モニタリング
電解槽にはさまざまな設計があり、すべてに入力サイズがあります。 超純水 仕事。電解槽では、正極と負極の 2 つの電極が水中に浸漬されています。
水に電流を流すと超純水Hが分解します2彼の電極について O ガス成分 H2 とO2 の上。生成されたガスは個別に収集され、さまざまな用途に使用したり、さらに処理して保管したりできます。
PEM電解装置 たとえば、酸素と水素を分離するためにアノードとカソードを分離する膜があります。一方、アルカリ電解槽では、溶液が電極間でイオンを並行して輸送する電解質として機能します。
電解槽の重要な測定は、入口での超純水の品質を継続的に監視および制御することです。これは次を使用して行われます 導電性測定プローブ、導電率を µS/cm 単位で出力します。この継続的な監視により、損傷が防止され、コンポーネントの可能な限り長い耐用年数が保証され、メンテナンス間隔が延長されます。
水素製造計測技術
また ユモ は水素ビジネスの大幅な復活を感じており、この分野に大きな成長の機会があると考えています。同社はその測定技術を次の用途に応用しています。 水素技術 で。必要に応じて、これに応じて認定されます。この目的のために、既存の生産設備はわずかに変更されるだけです。ユニット数の必要な増加は、多くの場合、生産予備から達成できます。
広範な安全対策に加えて、水素の取り扱いには測定の専門知識も必要です。これは、超純水からの水素の生成だけでなく、電解槽への供給や電解質の導電率の監視にも当てはまります。デジタル、防爆 DRUCK - そして、 温度センサ Jumo は、熱力学プロセスの監視とセキュリティを確保します。ドイツ業界の多くの DAX 上場企業が、これらのソリューションを自社のシステムにインストールしています。
このような 2 つの測定システムは導電性です 導電率センサー 「テクラインCR」と「デジラインCR」。 Jumo は、センサーおよび自動化ソリューションの開発パートナーとして、顧客固有の電解槽コンセプトに合わせた個別のシステム ソリューションも提供しています。
水素と未来
水素は数十年前から存在しています 重要な原材料 さまざまな業界で。化学業界では、H2 メタノール、アンモニア、その他の製品の製造に使用されます。製油所では、H2 燃料の脱硫に使用されます。気候中立的な生産により、業界の脱炭素化が可能になります。さらに、業界は気候中立性を達成するための多くの新しい用途で大きな機会を開拓しています。
エネルギーを大量に消費するもの 重工業 は鉄鋼生産用の燃料として水素の方向性を設定し始めており、CO 2 排出量の削減に水素を使用したいと考えています。輸送分野では、水素は燃料電池の将来の燃料とみなされています。この技術は、バスや電車、重量物輸送、船舶、航空におけるエネルギー源として特に推進されています。エネルギー供給ネットワークでは、水素は長期貯蔵として機能し、たとえば発電量の変動を補償したり、ガスネットワークを介して分配したり、熱に変換したりすることができます。
H2 の可能な応用分野
可能性のある応用分野は、 グリーン水素 より魅力的になります。セクター連携の一環としての水素の普及にはさらなる可能性があります。水素は、いわゆる接続リンクです。 Power-to-X テクノロジー。水素の特性と応用の可能性は、発電、熱供給、輸送、産業などの分野を効率的に接続する道を切り開くでしょう。
Häufiggestellte Fragen
水素はどのようにして生成できるのでしょうか？
水素は主に次のプロセスを通じて生成できます。
- 電気分解：水（H 2 O）は電流を利用して水素（H 2）と酸素（O 2）に分解されます。使用する電力が再生可能エネルギーである場合、このようにして生成される水素は「グリーン水素」と呼ばれます。
- 天然ガスの水蒸気改質: 天然ガス (主にメタン、CH 4) を高温高圧で蒸気と結合させて、水素と二酸化炭素 (CO₂) を生成します。これは現在最も一般的に使用されている方法ですが、CO₂ が放出されると「灰色の水素」が生成されます。
- 熱分解 メタン (熱分解): メタンを耐熱反応器内で加熱し、CO2 を放出することなく水素と固体炭素を生成します。エネルギーが持続可能な資源から来ている場合、このプロセスにより「青緑色の水素」が得られます。
- 水素が出る バイオマス (バイオ水素): 水素は、バイオマスのガス化または熱分解によっても生成できます。このプロセスは、使用される技術と原材料によって異なります。
水素1kgにはどのくらいの電力が必要ですか？
の生産のため 水素1kg 電気分解には、システムの効率と動作条件に応じて、約 50 ～ 55 kWh の電気エネルギーが必要です。この値は、電気分解プロセスとシステム全体の効率に基づいて変化する可能性があります。
水素を作るには何が必要ですか？
水素を生成するには、基本的に次のものが必要です。
- A エネルギー：電気分解には電気エネルギーが必要です。水素製造の持続可能性は、風力、太陽光、水力などの再生可能エネルギー源が使用されるかどうかによって異なります。
- 水: 電気分解では水 (H₂O) が原料となり、水素 (H₂) と酸素 (O₂) に分解されます。
- A 電解槽：電気分解を行う装置。電解質内のアノードとカソードを使用して、水を水素と酸素に分解します。
- そういった他の製造工程に関しては、 水蒸気改質 バイオマスガス化には天然ガスと触媒が必要ですが、バイオマスガス化には有機材料が必要です。
水素を生成するにはどれくらいの水が必要ですか?
電気分解で水素を生成するには約1kgが必要です 9リットルの水。この値は、電気分解プロセスの効率と特定の動作条件に応じてわずかに異なる場合があります。
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ジュモ | 75 年の歴史を持つシステムおよびソリューションのプロバイダー
Rainer Moritz 氏は、フルダの Jumo で再生可能エネルギーの業界マネージャーを務めています。