艾默生调节阀在电解水制氢行业的应用

在“双碳”背景下，以光伏、风电等可再生能源发电方式获得了快速发展，同时因为氢气被认为是高效、绿色、清洁的未来能源，这使得以光伏、风电等可再生能源发电制氢的绿氢、绿氨产业也迎来快速发展。目前电解水制取绿氢技术主要有四种：碱性水电解（ALK）、质子交换膜水电解（PEM）、阴离子交换膜电解(AEM)和固体氧化物水电解（SOEC），因为成本、工艺等综合因素，目前碱性水电解制氢占主流地位。

碱性水电解制氢的主要原理是：在氢氧化钠、氢氧化钾等碱性电解质溶液中，通入直流电，因为Na+、K+等金属离子较为活泼，实际是水中的氢离子在阴极得到电子而变成氢气，氢氧根离子则在正极失去电子而变成氧气，最终分别得到氢气和氧气产品。

图1：典型 – 碱性水电解制氢原理图

对于碱性水电解制氢工艺而言，涉及氢气、氧气、碱性电解液、冷却水等多种介质的精确控制，包括整个生产工艺的压力、温度、流量等工艺参数的控制精度都要求比较高。目前针对电解水制氢整个工艺的流体控制，艾默生调节阀均有比较成熟、领先的应用解决方案。

图2：典型的电解水制氢关键调节阀位置

一、氢气\氧气压力调节阀

1.工艺过程影响

协助维持电解槽的压力：无压/低压会导致腐蚀性介质产生；高压则会抑制氢气产物的生成。

2.解决方案

艾默生GX\E系列\Baumann、 5100\5400等直通阀。

二、防喘振调节阀

1.工艺过程影响

在紧急情况下保护压缩机；在停机时保证氢气混合物的及时排放。

2.解决方案

艾默生E系列、5400等直通阀。

三、循环水流量\温度调节阀

1.工艺过程影响

冷却氢气，使得氢气中的水分冷凝，提高氢气纯度；如果冷却不充分，会产生湿氢。

2.解决方案

艾默生V150\V300、7200等V型调节阀。

四、氢气/氧气流量调节阀

1.工艺过程影响：

控制氢气\氧气流量；如果控制不当，会影响最终产品的压力。

2.解决方案

艾默生E系列\5400等直通阀、8580\6400等系列高性能蝶阀。

此外，因为碱性水电解制氢工艺产物为氢气和氧气，易燃、易爆，均是危险介质，对调节阀填料的逸散性要求较高，艾默生调节阀搭配有Fisher专利的ENVIRO-SEAL环保密封填料，通过T?V TA Luft、ISO 15848等国际权威认证，可以保证在设计和工作压力下介质逸散低于100ppm（百万分之一）以下。