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L’elettrolisi dell’acqua per produrre idrogeno

Garantire la sicurezza dei processi e la
qualità dei prodotti utilizzando analizzatori
di ossigeno, idrogeno e umidità

I sottoprodotti dell’elettrolisi sono vapore acqueo e ossigeno.

Misure precise di idrogeno, ossigeno e umidità possono fornire un indice dell’efficienza dell’elettrolizzatore.

Per massimizzarne sicurezza ed efficienza sono necessari sensori con tecnologia altamente affidabile e accurata.
Come leader riconosciuti nel campo degli analizzatori di processo, Panametrics ha concepito un
sistema completo per la misura di idrogeno, ossigeno e umidità per l’elettrolisi dell’acqua.

Idrogeno: il combustibile del futuro


Gli sviluppi degli ultimi anni nella riduzione dei gas serra hanno spinto molti Paesi a darsi il target
di azzerare le emissioni nette entro il 2050. Per raggiungere questo obiettivo, i vari Paesi cercano
di massimizzare l’uso di fonti energetiche che riducono al minimo le emissioni. L’idrogeno, come
combustibile, è una di queste.
L’idrogeno, vettore energetico versatile, non produce emissioni di carbonio come CO e CO2
quando
viene bruciato. E, se prodotto in modo rispettoso del clima, contribuisce in modo significativo a ridurre
le emissioni di CO2

nell’industria e nei trasporti. Per questo, svolgerà un ruolo chiave nel successo della

transizione energetica globale.
Un processo che darà un contributo importante a questo sforzo è la produzione di idrogeno attraverso
l’elettrolisi dell’acqua, utilizzando energia rinnovabile per alimentare il processo stesso. L’idrogeno
prodotto in questo modo è chiamato “idrogeno verde”.

Elettrolisi dell’acqua

Negli elettrolizzatori viene fatta passare una corrente elettrica per dividere le molecole d’acqua in
idrogeno e ossigeno. La cella, il nucleo dell’elettrolizzatore in cui avviene questo processo, è dotata di due
elettrodi, che sono immersi in un elettrolita separato da una membrana. L’acqua si divide in ossigeno e
idrogeno agli elettrodi, mentre la membrana separa questi gas prodotti.
La membrana mantiene i due gas separati durante il processo di scissione, indirizzando l’ossigeno verso
la propria uscita. Possono però verificarsi dei cross-over di gas proprio sulla membrana.

Misura dell’idrogeno

L’idrogeno è altamente infiammabile e può
reagire in modo esplosivo con l’ossigeno. È
importante verificare se il contenuto di ossigeno si avvicina al limite inferiore di esplosività nel flusso di idrogeno, a causa di eventuali perdite o cross-over della membrana.

È inoltre fondamentale monitorare continuamente anche le perdite di ossigeno e idrogeno dalla cella elettrolitica, in modo da non avvicinarsi ai limiti di esplosività della miscela gas. Questa misura fondamentale per la sicurezza è un indice
della funzionalità del processo complessivo e dell’efficienza della membrana. Dovrebbe sempre essere fatto con una tecnologia affidabile, robusta e collaudata.

XMTC Panametrics

L’Analizzatore di miscele gas binarie a conducibilità termica modello XMTC Panametrics monitora
in modo affidabile l’idrogeno nell’ossigeno e l’ossigeno nell’idrogeno. Gli intervalli di misura tipici sono
dallo 0 al 5% per segnalare un malfunzionamento della membrana. XMTC è certificato per ambienti
Classe 1/Zona 1. Analisi affidabile e accurata della concentrazione di idrogeno con uno strumento
compatto e robusto.

Benefici
• Tecnologia collaudata in un design semplice, facile da usare e compatto che riduce i costi del sistema
• La costruzione robusta e l’assenza di parti mobili consentono un’uscita estremamente stabile con
rilevazione degli errori in tempo reale
• Non richiede frequenti calibrazioni sul campo
• Fondamentalmente non richiede manutenzione fin dalla progettazione
• Adatto ad ambienti difficili, resiste a urti e vibrazioni

Caratteristiche principali
• Versioni weather e explosion-proof
• Termistori di misura estremamente stabili
• Calibrazione attivata da un pulsante
• Interfacce PC per uscita digitale
• La calibrazione standard e personalizzata varia tra lo 0% e il 100%

Analisi di tracce di ossigeno

L’idrogeno prodotto durante l’elettrolisi
contiene tipicamente elevati livelli di
umidità e quantità variabili di ossigeno,
che devono essere rimossi per produrre
idrogeno ad elevata purezza. Questo è
necessario per soddisfare le specifiche di
qualità del gas, ad esempio per idrogeno
compresso in applicazioni come le
stazioni di rifornimento.
Misura dell’ossigeno affidabile in un design compatto e unico.

L’oxy.IQ Panametrics è un trasmettitore a cella galvanica che rileva anche il livello più basso possibile di impurità di
ossigeno nel flusso di idrogeno, fornendo 17 diversi campi di misura, in percentuale o ppm. Garantisce misure affidabili in un design compatto.

Benefici
• La comprovata tecnologia dei sensori galvanici a celle a combustibile offre le migliori prestazioni, accuratezza, stabilità e lunga durata
• Il design compatto dell’analizzatore permette installazione semplice e flessibilità nel sistema
• Il design innovativo elimina il potenziale per un segnale di uscita negativo, riduce le fonti di contaminazione
• Microprocessore integrato con interfaccia utente intuitiva per selezionare facilmente range, impostare le uscite ed eseguire la calibrazione
• Intervalli selezionabili dall’utente, calibrazione, diagnostica dei sensori da tastiera semplificano la programmazione
• L’insensibilità ai gas di fondo e le opzioni del sensore di gas acido garantiscono misure e analisi accurate
Caratteristiche principali
• Display con tastiera, interfaccia utente con funzione di diagnostica
• Funzioni di monitoraggio dei guasti e della durata del sensore
• Programmabile dall’utente, ridotta manutenzione, economico, compatto
• Ampia gamma di calibrazioni diverse che coprono intervalli ppm e % O2

Misura di tracce di umidità

Nella maggior parte delle
applicazioni con elettrolizzatori, i gas
in uscita sono saturi di acqua.
Poiché il vapore acqueo non
brucia né trasporta energia, la
disidratazione è necessaria per
trasportare, immagazzinare e
utilizzare efficacemente l’idrogeno
prodotto durante l’elettrolisi.

Trasmettitori di umidità a sicurezza intrinseca,
general purpose e per aree pericolose.

Panametrics è stata fondata nel 1960 con l’introduzione del sensore di umidità brevettato a film sottile e ossido di alluminio. Oggi utilizziamo questa tecnologia nel trasmettitore HygroPro, a sicurezza intrinseca e molto versatile.

HygroPro combina la misura dell’umidità con sensori di temperatura e pressione integrati per soddisfare
le esigenze di applicazioni in industriali in ambienti difficili, compresa la produzione di idrogeno.

Benefici

• Il trasmettitore compatto con sensori di umidità, temperatura e pressione montati su un’unica sonda consente l’installazione dove lo spazio è limitato.
• Misure a pressioni fino a 5000 psig (345 bar)
• Ampio intervallo dinamico di misura del punto di rugiada/gelo (da -110 °C a +60 °C)
• I sensori sono facili da sostituire sul campo

Caratteristiche principali

• A sicurezza intrinseca
• Livelli di umidità da ambiente a ppb utilizzando il sensore di umidità all’ossido di alluminio
• Sensori di temperatura e pressione integrati
• Display/interfaccia utente integrata

Trasmettitore di umidità industriale

Il trasmettitore di umidità DewPro è un
trasmettitore di umidità a basso costo,
explosion-proof e ideale per l’applicazione di essiccazione nel processo di elettrolisi dell’acqua.

Benefici
• Calibrazione stabile e duratura, tempi di risposta rapidi
• MMY30 è dotato di una cella di flusso integrata per la filtrazione e la regolazione della portata ed è ideale per monitorare l’umidità in vari ambienti di processo
Caratteristiche principali
• Loop-powered, trasmettitore 4-20mA
• Filtraggio e regolazione della portata integrati
• Disponibili configurazioni per aree pericolose

Soluzioni di misura Turnkey

Le prestazioni di qualsiasi analizzatore
dipendono dall’integrità del sistema di
campionamento. Panametrics pro. IQ e O2.IQ, sono sistemi plug-and-play completi, che forniscono misure di umidità e ossigeno in ogni momento.

Basta montare il trasmettitore, collegare l’alimentazione e il gas di ingresso e
gli analizzatori sono pronti per l’uso.

Caratteristiche e vantaggi
• Dimensioni compatte, custodia in acciaio
inossidabile e trasmettitori loop-powered,
forniscono soluzioni che funzionano in aree
sicure e pericolose
• Il design del sistema offre un accesso facile al trasmettitore per una manutenzione semplice
• Custodia in acciaio inossidabile NEMA 4X e IP66 per installazione a parete
• Il sistema di trattamento campione fornisce isolamento, filtrazione, regolazione della pressione, indicazione del flusso e della pressione ed è dotato di una finestra trasparente per una facile visualizzazione di tutte le misure

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