グリーン水素製造プロセスの効率化と安全性の向上
最適な計装による電解槽のパフォーマンス向上
電気分解の効率を高めることは、グリーン水素の製造コストを抑える上で極めて重要です。温度や圧力など、電解槽の操作変数を微調整することで、エネルギー効率の大幅な向上につながる可能性があります。これらのパラメータの微調整により、グリーン水素の生成を最大化すると同時に、再生可能エネルギーの消費を抑制し、部材の損耗を削減することができます。
水質分析
効率的な電気分解のための水質管理
グリーン水素の製造には水の電気分解を使用します。このプロセスには大量の水が必要です。水資源の持続可能な利用は、グリーン水素製造における懸念事項の1つです。水に不純物が含まれていると化学反応を阻害してグリーン水素製造プロセスの効率が低下する可能性があることから、不純物を最小限に抑えるために、電気分解では純水または超純水を使用する必要があります。高純度の水は、逆浸透などのプロセスによって生成されます。
- 導電率は、安定した水質を確保するための重要な測定パラメータです。Memosens 2.0テクノロジーを搭載したEndress+Hauser のデジタル導電率センサCLS16Eは、データ保存および非接触データ伝送が可能です。
- 電解槽への給水量を流量計で監視することで電解層の信頼性が確保されます。Promag W 10は、設置場所の影響を受けずに測定できる世界初の電磁流量計です。
- アルカリ電解槽の場合、純水の測定には通常、Prowirl F 200などの渦流量計が使用されます。
- 電解用水の生成には、ろ過および浸透プロセスでの閉塞を検出するために圧力を測定する必要があります。Endress+HauserのCerabarPMP51Bは、グリーン水素製造において系統的エラーを低減する信頼性の高い使いやすいセンサです。
- レベルの測定は、安定供給の維持、空引き防止、資源効率の向上のために非常に重要です。Levelflex FMP51は、水素/酸素セパレータに最適であり、腐食性物質に対する高い耐性を発揮します。
- TOCおよびシリカの含有量は、取水源（水道水、河川、地下水、再生水など）により様々です。信頼性の高い計測には、Endress+HauserのシリカアナライザCA80SIおよびTOCアナライザCA78が最適です。
F
L
E
X
-
標準的製品
-
高い信頼性と堅牢性、容易なメンテナンス
技術的卓越性
シンプルさ
-
特殊仕様の製品
-
要件の厳しいアプリケーション向けに設計
技術的卓越性
シンプルさ
| FLEX セレクション |
技術的卓越性 |
シンプルさ |
Fundamental セレクション
基本的な測定要件に対応
|
技術的卓越性
|
シンプルさ
|
|
|
技術的卓越性
|
シンプルさ
|
Extended セレクション
革新的な技術でプロセスを最適化
|
技術的卓越性
|
シンプルさ
|
Xpert セレクション
最も困難なアプリケーションにも対応
|
技術的卓越性
|
シンプルさ
|
アルカリ電解槽
アルカリ水電気分解
この方法では、アルカリ性溶液（通常は水酸化カリウム）が電解液の役割を果たし、電気化学反応を促進します。アルカリ電解槽は、主に化学品製造において成熟した技術であり、水素製造用に再構成されたアルカリ電解槽は、大規模なグリーン水素施設に適しています。
- 水分を多く含む水素の正確な流量測定には、Prowirl F 200などの渦流量計が最適です。NaOHまたはKOHをベースとする電解液は通常、Promag P 10などの電磁流量計を使用して測定されます。
- 陽極/陰極セパレータの水位管理は、すべての電解槽技術の安全な操作に重要ですが、アルカリ電解層ではKOH電解液が腐食性を有することから特に重要です。液体用の音叉式レベルリミットスイッチLiquiphant FTL51Bにより、オーバーフローを回避できます。
- 電解槽の温度は電解反応の速度に影響を与えます。また、水の供給が少ないと、電解槽が過熱状態になることがあります。Endress+Hauserの温度センサiTHERM Moduline TM131を使用することで、電解槽の運転が最適化されます。
PEM電解槽
PEM水電気分解
PEM（プロトン交換膜）電解槽は、アルカリ電解槽と並んで広く使用されている技術です。この技術では、固体高分子電解質膜が使用されるため、コンパクトな設計と正確な制御が可能であり、グリーン水素製造において柔軟性と反応性が求められるアプリケーションに特に適しています。PEM電解槽の利点としては、高効率、負荷変化への迅速な反応、分散型アプリケーションへの適合性などがあります。
- コリオリ流量計は、質量流量の測定において高い精度と信頼性を誇ります。Promass Q 300を使用して、PEM電解槽の運転を最適化することが可能です。
- Levelflex FMP51は、水素/酸素セパレータの信頼性の高いレベル測定に最適です。
- Endress+Hauserのセラミックメンブレン搭載型Cerabar PMC71Bは、金属浸出の心配がなく、また受圧部が堅牢でオペレーション条件が大きく変化する超純水の給水アプリケーションに最適です。
- 高圧のPEM電解槽は、サーモウェルの破裂を引き起こす可能性があります。Endress+HauserのTM131は、2重隔壁構造及びのサーモウェル部が損傷した場合の検出機能により、信頼性の高い測定と安全性の向上を実現します。
AEM電解槽
陰イオン交換膜（AEM）水電気分解
他のタイプの電解槽と異なりAEM電解槽では、アルカリ溶液と水酸物イオン（OH-）が透過するメンブレンが使用されます。陽極で水は酸素と水酸化イオンに分解されます。水酸化イオンがメンブレンを透過し陰極側に集積され、そこで（電源供給による）電子と反応して水素ガスが生成されます。AEMは、PEM電解槽と比較し低コストの触媒を使用できるという利点があります。
- 給水と排水の微妙なバランスを保つことは、メンブレンの安定性と効率にとって極めて重要です。これは、電磁流量計Promag P 300を使用して実現できます。
- 電解槽の陰極側（H2）を陽極（O2）側より高圧にすることで、ガスクロスオーバーやクロス浸透を削減できます。差圧を監視することは、特に両側が同じような圧力で動作している場合、電解槽が正しく動作していることを確認するために非常に重要です。そのため、Deltabar PMD75Bにより入念に差圧を監視する必要があります。
SOEC
固体酸化物形電解セル（SOEC）
固体酸化物形電解セル（SOEC）による高温電解は、水や電解液の代わりに蒸気を利用する新しい技術です。高温（600～1000 °C）による運転を廃熱や高効率熱源と組み合わせることで、電解プロセスの効率が大幅に向上します。
- 高温でのオペレーションには、高温用熱電対TAF16など、頑丈で耐久性のあるセンサが必要です。
- 複雑な混合ガスの場合は、変化するガス組成を正確に分析する必要があります。Endress+HauserのRaman Rxn5アナライザは、信頼性の高いインラインでの成分分析を可能にします。
- Prowirl F 200は、湿り蒸気検出機能を備えた、高温蒸気測定に適した信頼性の高い渦流量計です。
光学的分析
水素品質測定
水素は輸送手段や最終用途（特に燃料電池（ISO 14687:2019））に応じて、高い品質基準を満たす必要があります。光学技術による水分（H2O）および酸素（O2）の計測は、優れた堅牢性と信頼性によりメンテナンスフリーの運用を実現します。
- 最速の応答時間でプロセスの不純物を検出
- 動部がなく電解液不要な光学式センサは長寿命で、メンテナンス作業を大幅に低減します。
- Heartbeat Technologyによる健全性監視機能を搭載、設置が容易で試運転も簡略
J22 TDLASガスアナライザ
実績ある技術により、天然ガス、バイオメタン（RNG）、二酸化炭素（CCUS）、および水素ガス中におけるH2Oの信頼性の高い正確な測定を実現
プロジェクトを計画中ではありませんか？お客様の課題について、弊社のエキスパートにご相談ください。
お近くのEndress+Hauserエキスパートが、あらゆる段階においてお客様をサポートいたします。
リアルタイムでの水素品質の測定
Enapterは、Endress+Hauserの光学分析測定技術を活用して、製造された水素の純度を測定します。こちらをご覧ください。
廃棄物からのエネルギー革命
Wildfire Energy社は、バイオマスや残留廃棄物から効率的に水素と合成ガスを製造するために、Endress+Hauserの測定技術とサポートを信頼しています。
水素製造における高いプラント稼働率
Messer社は、水蒸気改質プラントで水素を製造しています。この施設には、圧力値が重要な役割を果たす保護装置や安全装置が数多く設置されています。
関連記事
持続可能で安全なグリーン水素製造のパートナーとして弊社が最適である理由をご紹介します。
発電設備：発電用水素
電力・エネルギー分野の重要な原料として、二酸化炭素の排出抑制における水素の可能性についてご説明します。Endress+Hauserがお客様のカーボンニュートラルへの取組みをどのような点でサポートできるかをご一読ください。
安全な水素貯蔵を実現する計装
安全な水素貯蔵を実現する弊社の革新的な計装製品ラインナップをご紹介します。
グリーン水素製造効率の向上
プロセスの最適化とイノベーションがグリーン水素の製造効率を劇的に改善し、よりクリーンなエネルギー環境の構築に貢献しています。詳細をご覧ください。
水素混合プロセスの安全性と効率を向上
安全な水素混合に関する弊社の幅広い製品と専門知識をご紹介します。
お客様のプライバシーを尊重します
Endress+Hauser は Cookie を使用して、閲覧エクスペリエンスを向上させ、統計を収集してサイトの機能を最適化し、カスタマイズされた広告やコンテンツを配信します。
「すべて受け入れる」を選択すると、Cookie の使用に同意したことになります。
詳細については、当社の Cookie ポリシー をご覧ください。
%20with%20flange%20connections%20for%20process%20applications%20-%20PP01.jpg "一体型でアクセスしやすい変換器を備えた高温流体用電磁流量計 - Proline Promag P 300 / 5P3B 腐食性液体や温度の高い測定物を用いる化学およびプロセスアプリケーションに最適。")
