现场电解制氢是否符合您的氢气需求?

氢是全球使用的最高批量工业化学品之一，提供广泛的应用，用于利用其独特的物理和化学性质。一些应用程序是：

• 作为晶体生长，CVD涂层，半导体制造和焊接中的保护载气
• 作为化学原料，以改变特种化学品和石化的性质，作为稳定油的还原剂
• 作为一种高热量，清洁的燃料气体，应用于涉及热喷涂涂层，玻璃熔化和制造。
• 作为涉及烧结，热处理，钎焊，浮法等的金属的热处理中的减少气氛。
• 在氮气/氢气中作为较低的成本，高性能，环境有利的替代品以氦检查。
• 作为氢气冷却发电机的填充气体;纯净，低密度氢气安全地提高了电力生产的效率。

工业氢气跨越的应用范围从氢气的SCF / D（标准立方英尺/天）的氢气用于特种晶体生长，泄漏检查到每天100毫米（每天百万标准立方英尺）氢化炼油厂。

考虑到广泛的使用率，不同氢气供应方式已经进化，以适应客户的要求。由内尔开发氢质子交换膜（PEM）电解水现场氢气发生器服务，否则可能会被传递氢的形式提供服务的小到中型用户市场的一个部分。

氢气具有几种特性，使储存和储存困难：

• 极低点火能
• 所有气体最宽的可燃性范围(空气中4%至75%)
• 从最大的开口泄漏的能力

氢被归类为高度危险的材料，并且其储存受到高度调节。相关代号文件包括国家消防协会标准NFPA 55或NFPA 2。

通常，如果储存更多氢，则应在储氢和其他部位操作之间保持较大的距离 - 储存大量氢占据很多场地空间。在美国，室内储氢的最大限制通常为2,999 scf - 约10个气缸。

在某些情况下，允许的室内储存更加限制因子，例如地震问题，其他易燃物或危险材料，选址在地面或低于地面等水平或其他相关因素的情况下。亚博网站下载

在所有工业应用中，氢作为化学原料的使用具有最高的使用率。该应用始终采用现场氢气生成方法，其涉及在需要时产生氢，以防止需要大量的储氢。

这些大型化学工厂利用重整器中的热量和蒸汽从碳氢化合物和蒸汽中释放出氢气，以产生大量的氢以满足高容量，24/7，稳定的速率过程需求，以相对较低。这种改革者大而且昂贵，可以构建，拥有和操作，并具有有限的调节范围。

虽然若干组织试图适应碳氢化合物改革以进行较小的用途，但重整尚未被认为是约25,000 scf / h（600,000 scf / day）的氢气需求的商业。

质子交换膜（PEM）的基于水的电解的氢发生器提供给氢用户操作，生产和安全成本效益使用由烃重整送达很少氢。以前，这些用户将不得不利用交付和存储氢。

可用的用户还可以拥有其他操作需求，例如有限的安装空间，高纯度，可变使用率，操作不到24/7，以及快速允许，安装，操作和维护的需要。

通过PEM现场氢发生器，小到中等流量的加压，高纯度的氢可以以可预测的成本生产，氢库存接近于零。这些发电机可以改变生产速度以适应客户的要求。

目前，PEM现场的氢气生成最适合使用小于约3,000 SCF / H（〜75,000 SCF /日）的工业客户，尽管正在引入可以在某些情况下受益更大客户的更大的系统。

PEM现场气体产生提供了许多有吸引力的特点：

• 邻近零气库存
• 紧凑型设备需要很app亚博体育少的安全审查，没有排放许可
• 极低的水含量和高气体纯度
• 通过根据需要改变氢递送的速率来负载
• 速度快，安装方便，操作简单，可靠性高，维护少
• 中气压力：足够高的压力，以允许浪涌储存载荷调平

虽然PEM现场氢气产生是几个客户的理想氢气供应溶液，但它不是通用的解决方案。PEM现场氢气为任何客户考虑任何或所有上述特征的客户提供最佳经济学。可能选择送达的储存氢的客户是：

• 便携式或临时的氢需求
• 无法预测的，并且广泛可变氢气流量要求
• 间歇性氢气使用（可能是一次几分钟，每天几次）
• 对他们来说，氢的纯度并不重要

氢的卡车交付是PEM现场氢在目标氢市场的竞争。传统上，包装加压气瓶的卡车运输已用于供应氢气，或散装氢气作为低温液体或压缩气体运输和储存。使用交付氢气的客户将使用高达100,000+ scf/d的氢气。

每年都有成百上千的PEM现场制氢系统替代工业应用中交付的氢气。这使得标准化和降低系统成本成为可能，确保以最低的总体成本获得最佳性能。

内尔氢一直专注于高适应性的标准化体系，在这是很重要的潜在客户方面提供最佳性能的发展，同时节省了金钱在可能的情况。凭借近乎相同单位的大视场人口和强大的服务能力，内尔氢已经能够用场上的表现反馈给设计和制造工艺，不断提高发电机的性能，价格竞争力和可靠性。

NEL氢气的PEM现场氢气发生器是工厂制造和标准化的，以满足全球合规组织的具有挑战性和安全标准。app亚博体育满足这些标准的设备可以在全球范围内使用，任何特定区域设置的符合性问题的风险最小。质子的现场氢气发生器符合适用的UL，CSA和CE ATEX要求。

氢纯度

PEM现场电解涉及分离水，使氢气的产物气体，这是极纯的 - 99.9995 +％或更好 - 和副产物氧气。氢气纯度的重要性可以从客户这取决于客户使用氢气为不同的客户。

使用交付氢的客户为高度纯净的氢气支付了相当大的价格，而较小的用户通常会更高，因为分析价格是半固定的，但通过交付批次尺寸分配。用于分析液体氢拖车的价格在拖车中的整个1.2mm的氢气SCF上分配，而分析圆筒的成本将被充电到该汽缸中的200-300℃的氢气。

在需要三件事质量认证付费的用户 - 制备交货批（气缸，多包，或拖车）准备填充和填充它，在批次氢进行质量检验，并且时间取为质量确认。

气相色谱（GC）通常用于对质量验证进行初步分析。检测极限越低，质量规范越详细，GC运行就越长。

由于每个填充料具有如果需要的分析的证书进行检验，为氢的一个给定的量更多的测试将具有用于那些涉及较小的批量递送形式进行。批量大小是最小的用于气缸的用户，每一批小每个气缸。管拖车氢，它是由和在大的“批处理”，纳少，而液态氢的付出用户甚至更小的额外费用交付用户。

一种有用的拇指规则是对于送达的气缸，纯度超过99.95％的工业级纯度，例如99.99％或99.999％或99.9999％，导致每缸价格加倍。因此，25美元/圆柱99.95％的工业级氢气可以容易地成为200美元或更高的成本氢气缸，所以通过实现，证明和记录小气缸批量尺寸所需的纯度。这对于电子品质氢气可能特别明显。

使用高纯度氢气的成本因其高昂的价格而大幅增加。因此，PEM现场制氢本质上提供优质氢气，对高纯度氢气的用户尤其有吸引力。

零库存氢

NEL氢基本上使用零库存生产方法来设计其PEM现场氢气系统。例如，在操作时，能够提供高达30n⋅m³/ h（1140 scf / hr或2.7kg / h）的型C30氢发电机，其在操作时仅具有14g（6 scf）的内部氢气100％的能力。

安全性，合规性，并减少投资设施排气系统是零库存氢气供应的好处。最大限度地减少内部压力的大小船只，使内尔氢为低于最低门槛为大多数国家和地区的加压气体的限制。

Load-Following

PEM现场氢气系统可以通过调节生产来抵销5％的氢气需求从0％输送到100％的容量，以匹配氢气使用的速率，而不使用额外的功率或浪费氢气。电化学氢气产生的细节有助于实现可变氢递送，而不会损害倾斜，浪费氢气或移位产品质量的操作效率。

用于电涌储存适应性的加压氢气

PEM现场氢气发生器不仅能够负荷跟踪的，而且还可以使加压氢气。这可以与浪涌储氢被用来服务于客户，有时超出普通负荷跟踪的能力的可变氢气流量的要求。

这样，一个较小的氢发生器可以作为一个可变速率的氢需求，有时可能超过氢发生器的容量。这是如何帮助的例子包括:

• 氢发生器尺寸的尺寸可用于送入批量炉，但浪涌储存允许炉子快速填充
• 间歇运行但速率高的手电筒可以通过电涌存储来供电，在有限的时间内满足几乎无限的流量
• 对于半导体应用，提供少量的喘振存储能力可以防止压力下降，如果质量流量控制器突然打开

操作效率和可扩展性

对于几个过程，较小刻度系统的操作效率低于相同类型的较大系统的操作效率。然而，由于电化学氢气的细节，现代PEM现场氢气系统不会减少较小的效率。此外，系统可以在各种环境条件下操作。

NEL氢气的PEM氢发电机采用模块化，可膨胀设计，使氢气发生器能够在需要容纳增长时快速扩展。例如，NEL氢化机制C10氢发电机可以制备氢气最多10n⋅m³/ h（约380 scf / h）。该装置可以在机柜内和客户网站内扩展到C20或C30单元，其容量高达30n⋅m³/ h的氢气（约1140 scf / h）。

电气率

每kw⋅h以美元计价的电力费率在美国各地的广泛而异，甚至基于特定网站的具体特征或安排。没有考虑到其他因素，成本较低的遗址发现PEM现场氢气比具有更高电速率更高的网站的价格竞争更多。

例如，在为$ .06的工业电气速率/kW⋅h，一个PEM氢生成将使得大约$ 1.00每100立方英尺可变成本氢;而在更高的电成本区相同的氢，其中工业电源可能每千瓦时花费$ 0.12以上的费用为100标准立方英尺的可变成本超过2.00 $。其中电率较低PEM电解产生的氢气的成本可以在区域更小。

发电厂 - 特别是电力受管制区域的基础植物 - 可能具有特别低的电气成本。这些植物的低电气成本是由于围栏内的电量可以以可变成本的价格定价，导致电气成本为0.03至0.04，即使在速率的区域对于其他客户可能要高得多。

利用更多市场为更便宜的夜间功率提供日期期权，使用PEM电解氢气产生的全新选择可以成为商业吸引力。

便携性和搬迁能力

大多数氢应用在实际目的地点固定在位置。例如，热处理设施在固定在位置固定的炉子中使用氢气，并且电厂在固定部位使用氢气用于植物的寿命。一些客户使用氢气用于需要可移植性的应用，例如用于工作可能需要可移植性的氢火炬。

典型PEM氢气发生器的设计（例如散装，重量，固定连接）使它们非常适合固定使用，而不是需要便携性的应用。氢气缸可以是便携式应用的更好选择。

相反，PEM氢气发生器可以是位于临时或租用设施中的顾客的更好的解决方案，特别是对于需要多个氢的氢气的氢气剂。通过PEM现场氢气，可以减少或完全避免所需的永久性氢输送和分配基础设施的成本，使其有利。

基金会和其他基础设施的外部储氢，从传送区域到建筑物内的使用区广泛建筑物内部管路，以及从氢输送/存储区域到建筑物地下管道的成本是一些避免成本。

对于诸如少数圆柱体的储存设施中的租用设施中的客户，使用可以立即放置在使用区域的氢气产生可能是有益的，并且当客户扩展并移动到新设施时，可以重新安置。当客户重新划分或扩展时，在管道和甚至以额外成本拆除的基础上花费的投资资本的数量可以通过氢发电机方法最小化。

app亚博体育设备成本分配和变量对固定成本

PEM现场制氢装置是主要设备。app亚博体育影响制氢成本的三个关键因素:

• 购买和安装氢气发电系统的成本及其使用寿命
• 用于生产氢的能量的可变成本
• 服务和维护的成本

通常，用于PEM现场氢气产生，氢气的总成本大约是一半可变成本（其中90％是电，维修和DI水组成的余数），和半资本（固定）成本。这是固定成本较大比例比通常为输送的氢的情况下。

结果，当氢每天使用几个小时时，PEM现场氢是特别有吸引力的，因此可以在更长时间内分配固定成本。然而，在每天使用相对几小时的氢的情况下，所提供的氢可能更经济

对于使用PEM现场设备的人，如果氢气使用时间的增加，则来app亚博体育自PEM现场氢收的整个氢成本快速减少，因为固定成本在更长时间内分配。

对于那些使用交付钢瓶提供氢气的人来说，氢气主要是可变成本。汽缸的租金和运输费用通常是适度的。对于那些使用最小体积的容器，只要容器的使用量保持在较低的水平，容器的管道设施就可以是最小的(只要库存低于2999 scf，通常是允许的)。

虽然汽缸中氢的价格相对较高，但对于某些客户，优选具有使用氢的灵活性，并且具有遵循分子的成本。这对于发起新过程的客户或服务要求估计的客户的要求尤其如此，或者在无法估计其无法估计他们将来使用氢的所有情况，或者多少。

随着氢气使用量的增长，已交付的氢气钢瓶的缺点超过优点，使替代品更具吸引力。

氢缸供应的缺点包括:

• 汽缸搬运和杂质进入系统转换输出
• 气缸气体的成本，特别是对于更好的成绩
• 由于每个钢瓶只含有相对少量的氢，因此可能出现跳动
• 汽缸的租赁费用和交付费用
• 潜在的质量变化，因为供应商补充工业级别的氢气瓶从以前的用户脚跟

结论

使用高达75,000 SCF / D氢的客户应考虑使用PEM现场氢的氢气供应选择。客户应该提前计划并占其氢气供应合同的时序要求，以便他们可以在合同自由时进行更改。

这些信息来源于Nel Hydrogen提供的材料。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问Nel氢。