Prozessanalytik bei der alkalischen Wasserelektrolyse (AEC): Gewährleistung von Sicherheit und Reinheit unter rauen Umgebungsbedingungen
Die alkalische Wasserelektrolyse (AEC) ist die ausgereifteste und kostengünstigste Technologie für die Erzeugung von grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab. Der Betrieb mit stark korrosiven flüssigen Elektrolyten (typischerweise 20–30 % KOH) bei erhöhten Temperaturen stellt jedoch hohe Anforderungen an die Prozessmesstechnik.
Um die Anlagensicherheit zu gewährleisten, die Gasreinheit zu optimieren und die Lebensdauer des Elektrolysestapels zu verlängern, sind präzise Online-Messungen an kritischen Prozesspunkten unverzichtbar.
Technische Herausforderungen in AEC-Anlagen
KOH-Aerosol-Übertragung: Das den Abscheider verlassende gesättigte Gas enthält korrosiven KOH-Nebel, der herkömmliche Sensoren leicht zerstören kann.
Gesättigte feuchte Gasströme: Das am Ausgang des Elektrolyseurs anfallende Rohwasserstoffgas ist zu 100 % mit Wasserdampf gesättigt. Herkömmliche Gassensoren neigen unter diesen Bedingungen zu starken Drifterscheinungen.
Übergang gefährlicher Gase: Durch eine Beschädigung der Membran oder Druckungleichgewichte kann Wasserstoff in den Sauerstoffstrom gelangen (oder umgekehrt), wodurch die Gefahr explosiver Gemische entsteht.
Kritische analytische Messpunkte (MPs)
MP 1 & MP 2: Sicherheit beim Gasübergang und Reinheit des Rohgases
Das Prozessziel: Kontinuierliche Überwachung der H₂-Konzentration im O₂-Strom (und des O₂-Gehalts im H₂-Strom), um sicherzustellen, dass das Gemisch deutlich unterhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) bleibt. Gleichzeitig ist die Reinheit des rohen H₂ zu überwachen.
Die analytische Herausforderung: Die Rohgase sind extrem feucht und mit KOH-Spuraerosolen verunreinigt. Herkömmliche Wärmeledungssensoren (TCD) verwechseln Wasserdampf mit Wasserstoff, was zu Messfehlern von 1–5 Vol.-% H₂ führt.
MZD Solution Link: An diesen Nassgas-Messstellen integrieren wir die MZD-Technologie zur aktiven Wasserdampfkompensation Wasserstoff-TCD-Analysator mit MZD VaporSense™-Technologie, kombiniert mit Optischer Sauerstoffanalysator mit Fluoreszenzlöschung mit der MZD BaroSense™-Technologie, die völlig unempfindlich gegenüber Drift bei hoher Luftfeuchtigkeit ist.
MP 3: Steuerung der Gastrocknung und -reinigung
Das Prozessziel: Es soll überprüft werden, ob die Gasentwässerungs- und -reinigungsanlagen (Deoxis) effizient arbeiten, bevor der Wasserstoff komprimiert oder gespeichert wird.
Die analytische Herausforderung: Nachweis von Spurenfeuchtigkeit (H₂O) bis hinunter in den niedrigen ppm-Bereich unter schwankenden Druckbedingungen.
MZD Solution Link: Die Feuchtigkeitsüberprüfung nach dem Nachreiniger erfolgt durch unseren elektrolytischen P2O5-Absolutwertmesser. Spurenfeuchtigkeitsanalysator, und sorgt so für eine driftfreie Leistung.
MP 4: Regelung der KOH-Elektrolytkonzentration
Das Prozessziel: Aufrechterhaltung der optimalen elektrischen Leitfähigkeit und Konzentration der zirkulierenden KOH-Lösung, um die Effizienz der Wasserstofferzeugung zu maximieren.
Die analytische Herausforderung: In stark alkalischen Umgebungen kommt es bei herkömmlichen Glaselektroden oder 2-Elektroden-Sensoren zu schneller Ablagerung und Drift.
MZD Solution Link: Wir empfehlen unsere 4-Elektroden-Leitfähigkeitsmessgerät, speziell dafür ausgelegt, industriellen Flüssigkeiten mit hohem Salzgehalt standzuhalten.
Kontakt
Für ausführliche technische Unterlagen, einschließlich Prozessinstrumentierungspläne und anwendungsspezifischer Messempfehlungen, wenden Sie sich bitte an: sales@mzdd.de.