สถานีไฮโดรเจน

การตรวจสอบคุณภาพไฮโดรเจนสำหรับ FCEV / FCV

-เครื่องติดตามแก๊ส GA-370 -

ขั้นตอนที่ 1: ก๊าซในเมือง (ก๊าซธรรมชาติซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยมีเทน) ถูกส่งไปยังท่อส่งผ่านรางสถานีไฮโดรเจนโดยตรง

ขั้นตอนที่ 2: สารประกอบกํามะถันในก๊าซธรรมชาติจะถูกลบออกในหน่วย กระบวนการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ขั้นตอนที่ 3: ก๊าซธรรมชาติที่ผ่านการบําบัดแล้วจะเข้าสู่เครื่องปฏิรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ํา (SMR) ซึ่งไอน้ําอุณหภูมิสูงใช้เพื่อเปลี่ยนมีเทนเป็นไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ (CH ₄ +H2O=CO+3H ₂) . อุณหภูมิสูงเร่งปฏิกิริยาระหว่างมีเทนและน้ําเพื่อดักจับไฮโดรเจนให้ได้มากที่สุด

ขั้นตอนที่ 4: คาร์บอนมอนอกไซด์และไอน้ําจากการปฏิรูปจะเข้าสู่ตัวแปลง CO shift เพื่อผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนมากขึ้น
(CO+H ₂ O= H2+CO ₂)
ตัวแปลงนี้เต็มไปด้วยน้ําและตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีเหล็กโครเมียมซึ่งทําให้ไอน้ําสลายออกซิเจนและไฮโดรเจน ไฮโดรเจนถูกดักจับในขณะที่ออกซิเจนยึดติดกับคาร์บอนมอนอกไซด์จากปฏิกิริยาปฏิรูปเพื่อผลิตคาร์บอนไดออกไซด์

ขั้นตอนที่ 5: ในที่สุดไฮโดรเจนก็ถูกทําให้บริสุทธิ์ในหน่วยที่เรียกว่าการดูดซับแบบสวิงแรงดัน (PSA) ซึ่งกู้คืนไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงที่แรงดันสูงในขณะที่ดูดซับสิ่งสกปรกในความดันต่ํา หน่วยนี้ใช้เตียงของสารดูดซับที่เป็นของแข็ง เช่น ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน เพื่อแยกสิ่งสกปรกออกจากกระแสไฮโดรเจน

เหตุผลในการวัด CO ที่การดูดซับแกว่งความดัน

CO เป็นหนึ่งในสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์มากที่สุดในเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เนื่องจากยากต่อการกำจัดและเป็นพิษจากตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตกในเซลล์เชื้อเพลิง แม้ว่าในมาตรฐานคุณภาพไฮโดรเจน ISO-14687 (ดูตารางที่ 2: ISO14687-3: 2019) จะมีสิ่งเจือปนจำนวนมากที่ต้องตรวจสอบในความเข้มข้นต่ำมาก แต่การตรวจสอบส่วนประกอบของสิ่งเจือปนแต่ละชนิดนั้นท้าทายและสิ้นเปลืองต้นทุนมาก

วิธีแก้ปัญหาคือมีวิธีการจัดการสิ่งเจือปนที่เรียกว่า "วิธี Canary Impurity" (ดูตารางที่ 3: วิธีการจัดการสิ่งเจือปน Canary) ซึ่งระบุไว้ในมาตรฐาน ISO เป็นวิธีที่ใช้เป็นดัชนีว่าส่วนประกอบใดจะถูกกำจัดออกน้อยที่สุดในขั้นตอนการฟอกไฮโดรเจนและสามารถผสมเข้ากับผลิตภัณฑ์ได้ง่าย CO ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนในไฮโดรเจนจะถูกกำหนดให้เป็นส่วนประกอบ Canary และคุณภาพของไฮโดรเจนจะคงอยู่โดยการตรวจสอบความเข้มข้นของ CO อย่างต่อเนื่องเป็นดัชนีด้วยเครื่องวิเคราะห์อินฟราเรดต่อเนื่อง เหตุผลที่ CO ถูกกำจัดออกน้อยที่สุดก็เพราะว่า CO ถูกระบุว่าเป็นส่วนประกอบที่ทะลุผ่านใน PSA เมื่อสารดูดซับในการดูดซับแบบแกว่งความดัน (PSA) ถึงระดับอิ่มตัวเนื่องจากเสื่อมสภาพ CO จะออกมาก่อน

เครื่องติดตามแก๊ส (GA-370) ของ HORIBA ใช้สำหรับตรวจสอบองค์ประกอบที่เป็นจุดเปลี่ยน ซึ่งก็คือ CO เพื่อให้แน่ใจว่าไฮโดรเจนมีคุณภาพเทียบเท่าเซลล์เชื้อเพลิงในราคาที่เหมาะสม คาร์บอนมอนอกไซด์จะต้องได้รับการตรวจสอบที่ทางออกของการดูดซับแบบสวิงแรงดัน

เครื่องวิเคราะห์อินฟราเรดแบบไม่กระจายลำแสงคู่แบบครอสมอดูเลชั่น

โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมต่างชนิดกันเป็นที่รู้จักกันว่าดูดซับแสงอินฟราเรดในช่วงความยาวคลื่นเฉพาะ

เครื่องวิเคราะห์อินฟราเรดแบบไม่กระจายตัว (ต่อมาคือ NDIR) ใช้คุณสมบัติทางกายภาพของโมเลกุลข้างต้นและวัดการดูดซับแสงอินฟราเรดในความยาวคลื่นเฉพาะของ CO, CO ₂ และ / หรือ CH ₄ ในก๊าซตัวอย่างและให้การวัดค่าความเข้มข้นอย่างต่อเนื่อง

เทคนิค NDIR แบบเดิมใช้มีเซลล์วัดสองเซลล์และเซกเตอร์หมุน (เครื่องบดสับแบบออปติคัล) เพื่อให้ได้สัญญาณมอดูเลต NDIR ดั้งเดิม HORIBA เทคโนโลยี Cross-Modulation ใช้เซลล์การวัดเดียว องค์ประกอบใหม่ที่สําคัญของการออกแบบคือโซลินอยด์วาล์ว ซึ่งจะสลับในช่วงเวลาคงที่ (เช่น 1Hz) และแนะนําก๊าซตัวอย่างและก๊าซอ้างอิง (ก๊าซศูนย์) ไปยังเซลล์วัด สลับกัน ด้วยวิธีนี้ความแตกต่างระหว่างตัวอย่างและเส้นทางแสงอ้างอิงจะถูกกําจัดออกไปและเส้นทางแสงเดียวกันจะทํางานสลับกันเป็นตัวอย่างและเส้นทางแสงอ้างอิง ข้อกําหนดของเครื่องบดสับออปติคัลเพื่อมอดูเลตเอาต์พุตของเครื่องตรวจจับจึงถูกกําจัดออกไป การมี CO, CO ₂ และ/หรือ CH ₄ ในก๊าซตัวอย่างทําให้เกิดความแตกต่างในความเข้มของแสงที่มาถึงเครื่องตรวจจับเมื่อเซลล์เต็มไปด้วยก๊าซตัวอย่างเมื่อเทียบกับ เมื่อเซลล์เต็มไปด้วยก๊าซอ้างอิง ความแตกต่างนี้ทําให้เมมเบรนโลหะในเครื่องตรวจจับเคลื่อนที่ไปมาซึ่งสอดคล้องกับค่าความเข้มข้น

เทคนิคการวัดนี้ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือตัดแบบออปติคอลหรือการปรับแบบออปติคอล ช่วยให้วัดค่าได้โดยไม่มีการดริฟท์ เพิ่มความไว และให้ความเสถียรในระยะยาว