如何测量及控制氢燃料电池中的水分含量

为什么露点测量是氢燃料质量的关键

氢燃料电池的需求正在迅速增长。根据研究分析师的预测，到2030年，该市场预计将达到约600亿美元的全球净值，实现60%的年复合增长率。所有形式的交通运输去碳化是一个关键焦点，目前正在开发氢动力火车、船舶、飞机和道路车辆。管理咨询公司麦肯锡预测，重型商用车将成为增长最快的领域之一，到2035年，欧洲道路上将有850,000辆氢动力重型卡车。该咨询公司估计，这些车辆将需要整个欧洲大陆至少4,800个氢燃料补充站。

如果我们要实现脱碳并实现全球净零排放目标，采用氢气作为清洁能源是至关重要的。然而，关于氢气的不同生产和分配方法存在相当大的争议，因为它们产生的碳排放水平各不相同。同样重要的是，如果氢燃料要被普遍接受，需要确保输送到使用点的气体符合最高的质量和安全标准，并且没有潜在的污染物——没有人希望看到氢气车辆因污染燃料而失败。

氢污染

氢气可以在中央发电站（通常使用甲烷蒸汽重整）生产，或者在接近使用点时使用电解器将氢气的化学能转化为电能，或者从水中生成氢气以分配给车辆。在每种情况下，污染物（包括颗粒物、二氧化碳、氮和硫化氢等微量气体）以及湿度都会带来固有的风险。这些污染物可能会影响发电系统的效率和可靠性（特别是质子交换燃料电池），以及所产生的氢气的纯度。

水分测量&ISO 14687-2

水可能是电解的关键原料，但如果水蒸气被带入氢气中，会在配电、储存和车载系统中造成重大问题。例如，水蒸气会凝结并导致金属表面腐蚀，而在低温下，水蒸汽会冻结并堵塞配电系统的管道和阀门，或影响压缩机的运行以及车载储罐单元和燃料电池组件的功能。在气溶胶形式下，水汽还可作为水溶性杂质的运输介质，并作为钠、钾和钙等元素的溶剂。

制氢或加油站通常包括气体干燥装置，以及可能用于湿度测量或露点监测的传感器。这些对于确保天然气纯度保持在预定的水平，并满足基础设施和加油运营商的需求至关重要。在欧洲，这是目前指定的ISO标准14687-2的一部分，该标准规定，用于道路车辆和聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）生产的氢气中的水的最大允许浓度不应超过5μmol mo l-1分配器喷嘴。

露点测量技术

在氢燃料电池和加油站中准确且一致地测量水分露点并不总是简单的。系统的复杂性、不同的操作压力和温度以及新型和商业可行的发电设备的演变对露点监测和测量仪器的性能、准确性和一致性提出了相当高的要求。

设备，如Michell Instruments'Easidew露点变送器已经开发出来，以满足苛刻应用的需求，并广泛应用于传统的压缩天然气处理和分销网络。

最新的 Easidew 变送器具有本质安全标准，具有 ATEX 和 IECEx 等级，并且可以选择在高达 52.5 MPa （525 Barg） 的工作压力下使用。Michell 拥有在超高压和超过 100 MPa （1000 Barg） 的合格压力下工作的设计知识和能力。这使得 Easidew 成为加氢站的理想选择，在加氢站中，它们可以在干燥和最终压缩阶段之间在线安装，以便在分配前立即测量气体质量。它还极其准确、可重复、坚固、紧凑且易于安装，并得到全面的技术、应用和重新校准服务的支持。  

氢气质量保证的重要性

使用米歇尔仪器的Easidew露点发射器和高性能分析仪对于在生产、分销和使用的所有阶段有效控制氢气的质量至关重要。这些仪器确保了生产效率、一致性和可靠性。同样重要的是，它们还提供了安全和安心，这对于确保氢气作为未来燃料的广泛商业和消费者接受是必不可少的。