氫元素是宇宙中最豐富的元素，氫氣在燃燒過(guò)程中不會(huì)釋放任何有毒物質(zhì)而且不會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)。作為可再生可持續(xù)的能源，氫能在當(dāng)代工業(yè)領(lǐng)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(yùn)輸中的溫室氣體排放降低14.5%，同時(shí)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(guó)

　　1電解槽制氫設(shè)備的安全要求

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

　　根據(jù)設(shè)備工藝不同，電解槽制氫設(shè)備常見(jiàn)的有AEL(Alkaline ElectroLyser)和PEM(Proton Exchange Membrane)。它們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中都有如下類(lèi)似的安全要求：

　　l 氫氣壓力監(jiān)測(cè);

　　l 氫氣存在檢測(cè)(監(jiān)測(cè)房間/密閉空間) ;

　　l 設(shè)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(shè)備安全門(mén)監(jiān)控;

　　l 設(shè)備出入授權(quán)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(yùn)行時(shí)槽內(nèi)的水電解這個(gè)過(guò)程是連續(xù)不斷且是穩(wěn)定的，產(chǎn)生的氫氣過(guò)多或過(guò)少都會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備和周邊產(chǎn)生安全影響。通過(guò)監(jiān)控電解槽內(nèi)每個(gè)單元的電壓和整流器的電流，可以實(shí)時(shí)了解水電解過(guò)程的情況。由于電解槽內(nèi)的電壓過(guò)高(通常大于800V)，因此普通的安全電壓監(jiān)控?zé)o法滿足要求。作為安全領(lǐng)域的專(zhuān)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(guò)IEC 61508認(rèn)證，達(dá)到SIL 2。

　　這些HVT模塊為24VDC供電，安全輸出由內(nèi)部2個(gè)獨(dú)立的正導(dǎo)向型繼電器所組成，共4副NO安全輸出觸點(diǎn)。此外模塊提供0/4~20mA模擬量電流輸出對(duì)應(yīng)當(dāng)前所測(cè)得的電壓值，還有RS485串口通訊接口用于向外部設(shè)備傳遞狀態(tài)信息。

　　將HVT模塊的輸出信號(hào)連接至安全控制器，例如PNOZmulti2，就能實(shí)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(gè)電解槽的安全功能融合在1個(gè)安全系統(tǒng)中。PNOZmulit2系統(tǒng)能夠提供安全模擬量(4~20mA)輸入點(diǎn)，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(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)HVT模塊所檢測(cè)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(jì)劃于2024年10月供應(yīng)市場(chǎng)，作為自動(dòng)化專(zhuān)家，皮爾磁PILZ正在全球綠色能源的安全制造和使用領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。