氫元素是宇宙中最豐富的元素，氫氣在燃燒過程中不會釋放任何有毒物質而且不會導致溫室效應。作為可再生可持續(xù)的能源，氫能在當代工業(yè)領域和日常生活中的能源占比在顯著提高。歐洲指令Directive(EU) 2023/2413—推廣可再生能源，要求到2030年將交通運輸中的溫室氣體排放降低14.5%，同時將可再生能源在歐盟總體能源消耗中的比例提高到 42.5%。顯然，氫能將成為新能源體系中的重要組成部分。

　　文/皮爾磁中國

　　1電解槽制氫設備的安全要求

　　制氫作為氫能利用的起點，在這個環(huán)節(jié)過程中有不少特定的安全要求，需要特殊的安全裝置來配合才能使得整個制氫過程安全可靠。電解槽制氫是通用的基本原理，通過對水施加電荷，把水分解成氫氣和氧氣。

　　根據(jù)設備工藝不同，電解槽制氫設備常見的有AEL(Alkaline ElectroLyser)和PEM(Proton Exchange Membrane)。它們在運行過程中都有如下類似的安全要求：

　　l 氫氣壓力監(jiān)測;

　　l 氫氣存在檢測(監(jiān)測房間/密閉空間) ;

　　l 設備溫度監(jiān)控;

　　l 電解槽電壓監(jiān)控;

　　l 電解槽電流監(jiān)控;

　　l 設備安全門監(jiān)控;

　　l 設備出入授權管理;

　　l 防爆(ATEX)。

　　2電解槽內(nèi)的電壓和電流監(jiān)控

　　電解槽在正常運行時槽內(nèi)的水電解這個過程是連續(xù)不斷且是穩(wěn)定的，產(chǎn)生的氫氣過多或過少都會對整個設備和周邊產(chǎn)生安全影響。通過監(jiān)控電解槽內(nèi)每個單元的電壓和整流器的電流，可以實時了解水電解過程的情況。由于電解槽內(nèi)的電壓過高(通常大于800V)，因此普通的安全電壓監(jiān)控無法滿足要求。作為安全領域的專家，PILZ即將發(fā)布適用于電解槽電壓、電流監(jiān)控的安全模塊，經(jīng)過IEC 61508認證，達到SIL 2。

　　這些HVT模塊為24VDC供電，安全輸出由內(nèi)部2個獨立的正導向型繼電器所組成，共4副NO安全輸出觸點。此外模塊提供0/4~20mA模擬量電流輸出對應當前所測得的電壓值，還有RS485串口通訊接口用于向外部設備傳遞狀態(tài)信息。

　　將HVT模塊的輸出信號連接至安全控制器，例如PNOZmulti2，就能實現(xiàn)電壓安全監(jiān)控、電流安全監(jiān)控和其他安全功能之間的安全邏輯了，使得整個電解槽的安全功能融合在1個安全系統(tǒng)中。PNOZmulit2系統(tǒng)能夠提供安全模擬量(4~20mA)輸入點，將HVT模塊的模擬量輸出連接至PNOZmulit2系統(tǒng)的安全模擬量輸入點就能實現(xiàn)對HVT模塊所檢測的高電壓和高電流的安全閾值監(jiān)控和安全范圍監(jiān)控了。

　　HVT模塊計劃于2024年10月供應市場，作為自動化專家，皮爾磁PILZ正在全球綠色能源的安全制造和使用領域發(fā)揮著重要的作用。