Contexte de l'industrie
Poussée par la mise en œuvre de la stratégie double-carbone, l'industrie chinoise de l'hydrogène vert entre dans une phase accélérée de développement-à grande échelle. En 2025, l'échelle des appels d'offres publics pour les équipements de production d'hydrogène à eau électrolytique domestique a atteint 2 398,8 MW, soit une augmentation annuelle-sur-de 69,4 %, atteignant un niveau record. Les grandes lignes du « 15e plan quinquennal » publié en mars 2026 appellent explicitement à « développer vigoureusement l'énergie hydrogène verte » et positionnent l'hydrogène comme un nouveau point de croissance menant à l'avenir. Sous l'égide des politiques, l'application à grande échelle de l'énergie hydrogène dans divers domaines tels que les transports et l'industrie continue de se développer. Parallèlement, grâce aux progrès rapides de la technologie des électrolyseurs et à la diminution continue des coûts des énergies renouvelables, la part de l'hydrogène vert dans la production totale d'hydrogène devrait dépasser 30 % d'ici 2030, avec une taille de marché dépassant les 20 milliards de yuans. Propulsée à la fois par les forces politiques et les forces du marché, l’industrie de l’énergie hydrogène entre dans une nouvelle étape de développement rapide.
Pendant le processus de production électrolytique d’hydrogène et d’eau, un contrôle précis de la pression est essentiel pour garantir un fonctionnement sûr du système. L'hydrogène et l'oxygène sont générés simultanément dans l'électrolyseur. Le maintien d'une pression raisonnable et stable évite non seulement le risque d'explosion provoqué par le reflux dû aux différences de pression entre les gaz mélangés d'hydrogène et d'oxygène, mais garantit également le fonctionnement efficace de l'équipement de séparation des gaz et une étanchéité fiable du système. La surveillance de la pression en temps réel et la régulation dynamique sont essentielles pour garantir la sécurité des opérations de production d'hydrogène.
Contrôle d'instrumentation de production d'hydrogène d'eau électrolytique
Diagramme schématique du processus du système de production électrolytique d’hydrogène et d’eau
L'électrolyseur est l'équipement de base du système de production électrolytique d'eau et d'hydrogène. Il utilise une solution de KOH ou de NaOH comme électrolyte et, sous l'action d'un courant continu, électrolyse l'eau pour générer de l'hydrogène et de l'oxygène. Les gaz (H2, O2) produits par l'électrolyse contiennent un liquide alcalin atomisé. Ils passent d'abord à travers un séparateur gaz-liquide pour éliminer le liquide alcalin. Les gaz sortant du séparateur gaz-liquide contiennent encore une petite quantité de liquide alcalin atomisé et de vapeur d'eau. Un épurateur de gaz peut éliminer le liquide résiduel. L'hydrogène et l'oxygène séparés sont refroidis, les gouttelettes sont éliminées, puis envoyées par le système de contrôle. La pression à l'intérieur du séparateur affecte l'efficacité de l'électrolyse. Une pression élevée appropriée peut réduire la teneur en gaz de l'électrolyte, améliorant ainsi sa conductivité électrique et l'efficacité de l'électrolyse. Cependant, une pression excessive augmente la solubilité de l’hydrogène et de l’oxygène dans l’électrolyte, réduisant ainsi le rendement de production.
Les points d'échantillonnage de pression de l'épurateur d'hydrogène et de l'épurateur d'oxygène sont utilisés pour mesurer la pression différentielle, reflétant la différence de pression entre les côtés hydrogène et oxygène de l'électrolyseur. Si la différence de pression entre les côtés hydrogène et oxygène de l’électrolyseur est trop importante, l’hydrogène et l’oxygène peuvent se pénétrer, formant ainsi un mélange gazeux présentant un risque d’explosion important. Le contrôleur du système contrôle la vanne de régulation de sortie en fonction de la pression différentielle pour la maintenir dans une plage de sécurité.
Pour la mesure du niveau de liquide du séparateur gaz-liquide : lorsque le séparateur gaz-liquide est installé à une altitude plus élevée que l'électrolyseur, le niveau de liquide du séparateur représente le niveau de liquide de l'électrolyseur. L'hydrogène et l'oxygène générés lors de l'électrolyse feront baisser progressivement le niveau de liquide dans le séparateur gaz-liquide. Si le niveau de liquide est trop bas, du gaz peut pénétrer dans le tuyau de sortie de liquide en aval. Il est très important de maintenir le niveau de liquide du séparateur gaz-liquide dans une plage sûre.
Dans la boucle de circulation d'électrolyte, un débitmètre électromagnétique est généralement utilisé pour mesurer le débit d'électrolyte. Étant donné que l'électrolyte (par exemple KOH, solution NaOH) a une bonne conductivité électrique, le débitmètre électromagnétique permet d'obtenir une mesure stable et fiable. Le système de contrôle ajuste la pompe de circulation en fonction du signal de débit, maintenant le débit d'électrolyte dans une plage raisonnable, garantissant ainsi le contrôle de la température et l'efficacité de la réaction de l'électrolyseur.
Solutions d'application pour les transmetteurs de pression intelligents
Mesure du niveau de liquide des séparateurs et des épurateurs
Mesure de pression du séparateur
Dans les séparateurs hydrogène/oxygène, le milieu mesuré est l'hydrogène ou l'oxygène, accompagné de conditions complexes telles que la vapeur d'eau, le brouillard alcalin et le condensat. Pour garantir un fonctionnement stable à long-terme, il est recommandé d'utiliser un diaphragme Hastelloy C pour les parties en contact avec le fluide du transmetteur de pression intelligent afin d'améliorer la résistance à la corrosion et la capacité anti-cristallisation. L'indice antidéflagrant global-du transmetteur doit être conforme à la norme Ex d IIC T4 et il doit avoir une certification de sécurité fonctionnelle SIL2. Grâce à une conception redondante et à des mécanismes de sécurité -, un fonctionnement sûr et fiable dans des conditions anormales est assuré.
Mesure du niveau de liquide du séparateur
Pour la mesure du niveau de liquide dans les séparateurs d'hydrogène et d'oxygène, un capillaire à distancetransmetteur de pression différentielleest généralement utilisé. Le milieu mesuré est un mélange de liquide alcalin et de gaz (hydrogène/oxygène), où le côté haute-pression entre en contact avec le liquide alcalin et le côté basse-pression entre en contact avec la phase gazeuse (contenant de la vapeur d'eau et un brouillard alcalin). Pour répondre à ces conditions hautement corrosives et faciles-à-cristalliser, il est recommandé d'utiliser des diaphragmes en Hastelloy C sur les côtés haute et basse-pression pour garantir une excellente résistance à la corrosion alcaline et une stabilité de mesure à long-terme. L'indice antidéflagrant global-du transmetteur de niveau de pression différentielle doit également répondre à la norme Ex d IIC T4 pour se conformer aux réglementations de sécurité pour les atmosphères de gaz explosives. De plus, il est recommandé d'installer des points de surveillance de la concentration d'hydrogène en ligne dans le système pour améliorer encore la sécurité opérationnelle.
Mesure de la pression et du niveau de liquide de l'épurateur
La mesure de la pression et du niveau de liquide pour les épurateurs utilise également une structure de type bride à membrane-. Le milieu interne n'est pas simplement de l'eau mais un système multiphasique complexe composé d'eau ou de liquide alcalin dilué (contenant éventuellement du KOH), d'hydrogène/oxygène, de brouillard alcalin et de condensat. Cette condition se caractérise par une forte corrosivité, une humidité élevée et une tendance à la cristallisation. Par conséquent, il est recommandé que le matériau du diaphragme soit de l'Hastelloy C pour améliorer la résistance à la corrosion et les propriétés anti-adhérence, garantissant ainsi la stabilité et la fiabilité à long terme-de l'instrument.
Mesure du débit de gaz et de la pression de stockage
Pendant l’étape de sortie du système de contrôle, l’hydrogène et l’oxygène pénètrent dans les canalisations de stockage ou de transport. La mesure de la pression à ce stade est cruciale pour la sécurité du système et la qualité du gaz. Letransmetteur de pressiondu côté hydrogène, il utilise un diaphragme en acier inoxydable 316L et adopte une conception intrinsèquement sûre. En partant de la sécurité intrinsèque du circuit, cela réduit efficacement le risque de sources d'inflammation, en contrôlant le risque d'explosion dès la phase de conception pour garantir un fonctionnement sûr et fiable du système.
Le transmetteur de pression côté oxygène utilise également une membrane en acier inoxydable 316L. Le fluide de remplissage est un milieu inerte et le diaphragme subit un traitement strict sans huile-et dégraissant pour éviter les risques de combustion ou d'explosion dans un environnement enrichi en oxygène-, tout en garantissant également que la pureté de l'oxygène répond aux exigences du processus. Grâce à une sélection ciblée et à une conception de sécurité, un fonctionnement stable et sûr du système de production électrolytique d'eau et d'hydrogène pendant l'étape de production de gaz est obtenu.
Produits recommandés
Transmetteur de pression intelligent MDM7000
- Haute précision: La technologie donne du pouvoir, la mesure sans frontières. Comprend un capteur composite monosilicium de deuxième-génération, atteignant une précision de base de ±0,075 % et ±0,05 % pour des données précises et fiables.
- Haute stabilité: Performances constantes, toujours excellentes. Offre un rapport de réduction de 100 : 1, une stabilité à long-terme de ±0,1 % SPAN par 10 ans, une capacité de pression statique élevée jusqu'à 42 MPa. Associé à un système de membrane intégré, garantissant un fonctionnement stable à long terme et réduisant les coûts de maintenance.
- Haute fiabilité: Conception ingénieuse, sécurité assurée. Utilise une architecture de produit modulaire et une conception à double-chambre. Pour les processus de corrosion et de cristallisation, un diaphragme en Hastelloy C est sélectionné pour éliminer complètement les risques de corrosion et de cristallisation.
- Niveau de protection élevé : Plusieurs certifications,-sécurité à toute épreuve. Certification de sécurité fonctionnelle TÜV SIL2 obtenue, conforme aux normes NEPSI, ATEX, IECEx et autres normes internationales antidéflagrantes-. La technologie de scellage par soudage au laser élimine les chemins de fuite, avec un indice de protection IP67, garantissant un fonctionnement stable même dans des environnements extrêmes.
Débitmètre électromagnétique MFE600-E
- Données stables et fiables : adaptées à la mesure continue par lots.
- Installation et entretien faciles : pas de pièces fragiles, faible coût de maintenance.
- Assurance d'approvisionnement national : délais de livraison contrôlables, approvisionnement stable à long terme-.
- Solution mature : largement adaptée aux scénarios d’application de production électrolytique d’hydrogène et d’eau.
