L’elettrolisi dell’acqua
per produrre idrogeno
Garantire la sicurezza dei processi e laqualità dei prodotti utilizzando analizzatori
di ossigeno, idrogeno e umidità

I sottoprodotti dell’elettrolisi sono vapore acqueo e ossigeno. Misure precise di idrogeno, ossigeno eumidità possono fornire un indice dell’efficienza dell’elettrolizzatore. Per massimizzarne sicurezza ed
efficienza sono necessari sensori con tecnologia altamente affidabile e accurata.
Come leader riconosciuti nel campo degli analizzatori di processo, Panametrics ha concepito unsistema completo per la misura di idrogeno, ossigeno e umidità per l’elettrolisi dell’acqua.

Idrogeno: il combustibile del futuro

Misura dell’idrogeno

Gli sviluppi degli ultimi anni nella riduzione dei gas serra hanno spinto molti Paesi a darsi il target
di azzerare le emissioni nette entro il 2050. Per raggiungere questo obiettivo, i vari Paesi cercano
di massimizzare l’uso di fonti energetiche che riducono al minimo le emissioni. L’idrogeno, comecombustibile, è una di queste.

L’idrogeno è altamente infiammabile e puòreagire in modo esplosivo con l’ossigeno. È
importante verificare se il contenuto di ossigeno si
avvicina al limite inferiore di esplosività nel flusso
di idrogeno, a causa di eventuali perdite o crossover della membrana.

L’idrogeno, vettore energetico versatile, non produce emissioni di carbonio come CO e CO2 quando
viene bruciato. E, se prodotto in modo rispettoso del clima, contribuisce in modo significativo a ridurre
le emissioni di CO2 nell’industria e nei trasporti. Per questo, svolgerà un ruolo chiave nel successo dellatransizione energetica globale.
Un processo che darà un contributo importante a questo sforzo è la produzione di idrogeno attraverso
l’elettrolisi dell’acqua, utilizzando energia rinnovabile per alimentare il processo stesso. L’idrogeno
prodotto in questo modo è chiamato “idrogeno verde”.

Ulteriore lavorazione

Uscita O2O2

H2

H2O

H2O

H2 Prodotto

Essiccatore

Per il consumo

Uscita H2O2+H2Elettrolizzatore-% H2 in O2% O2 in H2ppm O2 in H2
ppmv H2O in H2

Elettricità

È inoltre fondamentale monitorare continuamente
anche le perdite di ossigeno e idrogeno dallacella elettrolitica, in modo da non avvicinarsi
ai limiti di esplosività della miscela gas. Questa
misura fondamentale per la sicurezza è un indicedella funzionalità del processo complessivo edell’efficienza della membrana. Dovrebbe sempre
essere fatto con una tecnologia affidabile,robusta e collaudata.

XMTC Panametrics
L’Analizzatore di miscele gas binarie a conducibilità termica modello XMTC Panametrics monitora
in modo affidabile l’idrogeno nell’ossigeno e l’ossigeno nell’idrogeno. Gli intervalli di misura tipici sono
dallo 0 al 5% per segnalare un malfunzionamento della membrana. XMTC è certificato per ambienti
Classe 1/Zona 1. Analisi affidabile e accurata della concentrazione di idrogeno con uno strumento
compatto e robusto.

Benefici• Tecnologia collaudata in un design semplice, facile da usare e compatto che riduce i costi del sistema• La costruzione robusta e l’assenza di parti mobili consentono un’uscita estremamente stabile conrilevazione degli errori in tempo reale

Acqua

Tipico processo di elettrolisi• Non richiede frequenti calibrazioni sul campo• Fondamentalmente non richiede manutenzione fin dalla progettazione• Adatto ad ambienti difficili, resiste a urti e vibrazioni

Elettrolisi dell’acqua
Negli elettrolizzatori viene fatta passare una corrente elettrica per dividere le molecole d’acqua in
idrogeno e ossigeno. La cella, il nucleo dell’elettrolizzatore in cui avviene questo processo, è dotata di due
elettrodi, che sono immersi in un elettrolita separato da una membrana. L’acqua si divide in ossigeno e
idrogeno agli elettrodi, mentre la membrana separa questi gas prodotti.
La membrana mantiene i due gas separati durante il processo di scissione, indirizzando l’ossigeno verso
la propria uscita. Possono però verificarsi dei cross-over di gas proprio sulla membrana.
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Caratteristiche principali• Versioni weather e explosion-proof• Termistori di misura estremamente stabili• Calibrazione attivata da un pulsante• Interfacce PC per uscita digitale• La calibrazione standard e personalizzata varia tra lo 0% e il 100%3

Analisi di ossigeno in tracce
L’idrogeno prodotto durante l’elettrolisi
contiene tipicamente elevati livelli diumidità e quantità variabili di ossigeno,
che devono essere rimossi per produrre
idrogeno ad elevata purezza. Questo ènecessario per soddisfare le specifiche diqualità del gas, ad esempio per idrogeno
compresso in applicazioni come lestazioni di rifornimento.
Misura dell’ossigeno affidabile in un design compatto e unico.
L’oxy.IQ Panametrics è un trasmettitore a cella galvanica
che rileva anche il livello più basso possibile di impurità diossigeno nel flusso di idrogeno, fornendo 17 diversi campi dimisura, in percentuale o ppm. Garantisce misure affidabili in
un design compatto.

Benefici• La comprovata tecnologia dei sensori galvanici a celle a
combustibile offre le migliori prestazioni, accuratezza, stabilità
e lunga durata• Il design compatto dell’analizzatore permette installazionesemplice e flessibilità nel sistema• Il design innovativo elimina il potenziale per un segnale diuscita negativo, riduce le fonti di contaminazione• Microprocessore integrato con interfaccia utente intuitiva
per selezionare facilmente range, impostare le uscite ed
eseguire la calibrazione

Misura di tracce
di umidità
Nella maggior parte delleapplicazioni con elettrolizzatori, i gas
in uscita sono saturi di acqua.
Poiché il vapore acqueo nonbrucia né trasporta energia, ladisidratazione è necessaria pertrasportare, immagazzinare eutilizzare efficacemente l’idrogeno
prodotto durante l’elettrolisi.
Trasmettitori di umidità a sicurezza intrinseca,general purpose e per aree pericolose.
Panametrics è stata fondata nel 1960 con l’introduzionedel sensore di umidità brevettato a film sottile e ossido
di alluminio. Oggi utilizziamo questa tecnologia nel
trasmettitore HygroPro, a sicurezza intrinseca e molto
versatile. HygroPro combina la misura dell’umidità consensori di temperatura e pressione integrati per soddisfare
le esigenze di applicazioni in industriali in ambienti difficili,compresa la produzione di idrogeno.

Benefici• Il trasmettitore compatto con sensori di umidità, temperaturae pressione montati su un’unica sonda consente l’installazione
dove lo spazio è limitato.
• Misure a pressioni fino a 5000 psig (345 bar)

• Intervalli selezionabili dall’utente, calibrazione, diagnostica dei
sensori da tastiera semplificano la programmazione• Ampio intervallo dinamico di misura del punto di rugiada/gelo(da -110 °C a +60 °C)• L’insensibilità ai gas di fondo e le opzioni del sensore di gas
acido garantiscono misure e analisi accurate• I sensori sono facili da sostituire sul campo

Caratteristiche principali•D isplay con tastiera, interfaccia utente con funzione
di diagnostica• Funzioni di monitoraggio dei guasti e della durata del sensore• Programmabile dall’utente, ridotta manutenzione,
economico, compatto

Caratteristiche principali• A sicurezza intrinseca• Livelli di umidità da ambiente a ppb utilizzando il sensore diumidità all’ossido di alluminio• Sensori di temperatura e pressione integrati• Display/interfaccia utente integrata• Ampia gamma di calibrazioni diverse che coprono
intervalli ppm e % O2

45Trasmettitore diumidità industriale
Il trasmettitore di umidità DewPro è untrasmettitore di umidità a basso costo,
explosion-proof e ideale per l’applicazione diessiccazione nel processo di elettrolisi dell’acqua.

Benefici• Calibrazione stabile e duratura, tempi di risposta rapidi•M MY30 è dotato di una cella di flusso integrata per lafiltrazione e la regolazione della portata ed è ideale permonitorare l’umidità in vari ambienti di processo

Caratteristiche principali

Soluzioni di misura Turnkey
Le prestazioni di qualsiasi analizzatore
dipendono dall’integrità del sistema dicampionamento. Panametrics pro. IQ e O2.IQ,sono sistemi plug-and-play completi, cheforniscono misure di umidità e ossigeno inogni momento. Basta montare il trasmettitore,
collegare l’alimentazione e il gas di ingresso e
gli analizzatori sono pronti per l’uso.

Caratteristiche e vantaggi• Dimensioni compatte, custodia in acciaio
inossidabile e trasmettitori loop-powered,forniscono soluzioni che funzionano in areesicure e pericolose• Il design del sistema offre un accesso facile altrasmettitore per una manutenzione semplice• Custodia in acciaio inossidabile NEMA 4X e IP66
per installazione a parete• Il sistema di trattamento campione fornisce
isolamento, filtrazione, regolazione dellapressione, indicazione del flusso e della pressione
ed è dotato di una finestra trasparente per una
facile visualizzazione di tutte le misure• Loop-powered, trasmettitore 4-20mA• Filtraggio e regolazione della portata integrati• Disponibili configurazioni per aree pericolose

67Panametrics, parte di Baker Hughes, fornisce
soluzioni nelle applicazioni e negli ambienti piùdifficili per la misure di portata, di umidità, ossigeno,
liquidi e gas. Esperti nella gestione delle flare, latecnologia Panametrics permette di ridurre anche leemissioni di torcia e ottimizza le prestazioni.
Con una copertura che si estende a tutto il mondo,
le soluzioni Panametrics per le misure critichee la gestione delle emissioni delle torce stannoconsentendo ai nostri clienti per promuoverel’efficienza e raggiungere gli obiettivi di riduzione delleemissioni di carbonio in tutti i settori critici, tra cui:Oil & Gas; Energia; Sanità; Acqua e Acqua di scarico;
Processi chimici; Food & Beverage e molti altri.
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Per noi, la sicurezza è prima di tutto! Lamisura critica è l’idrogeno nell’ossigeno,
per garantire che non ci siano perdite
dall’idrogeno ad alta pressione all’ossigeno
a bassa pressione dall’altro lato dellamembrana. L’ossigeno può [...] scendere aldi sotto del limite superiore di esplosività
con conseguenti problemi di sicurezza.
Le altre misure riguardano i nostri clienti
che utilizzano l’idrogeno. Ad esempio, lespecifiche di qualità del gas, come perl’umidità nell’idrogeno compresso in
una stazione di rifornimento.
– Produttore di elettrolizzatori

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