制氢站氢气泄漏监测中H2传感器的应用

氢燃烧的产物是水，与其他燃料相比，氢燃料是世界上最干净的能源，被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。如果作为汽车的能源，在考虑全生命周期后，氢燃料电动车的能源效率约为29%，高于锂离子电动车的28%及燃油车的14%。在“碳达峰”“碳中和”目标下，氢能汽车成为了各车企竞相争夺的赛道。

氢能源与电能、太阳能、风能等同属于清洁能源，在制氢站生产储运氢气的过程中，为防止过量泄漏的氢气发生爆炸，需要安装氢气储罐区气体检测仪，2022年七月下旬，海口光伏制氢高压加氢一体站更换一批氢气管道气体报警器用于氢站储罐区，氢气传感器用于制氢站氢气泄漏监测，并入PLC、DCS系统，联锁报警自动控制电磁阀风机等设备的启停。

工业制氢站制氢工艺流程原理主要有以下4种：
1、甲醇裂解制氢
甲醇转化制氢技术是以甲醇、脱盐水为主要原料,甲醇水蒸汽在催化剂床层转化成主要含氢气和二氧化碳的转化气,该转化气再经变 压吸附技术提纯,得到纯度为 99.9～99.999%的产品氢气的工艺技术。

2、天然气制氢
天然气制氢工艺流程主要包括净化系统与转化系统和提纯系统.净化系统主要包括对原料气的烯烃、含硫进行净化(原因是转化催化剂的敏感).转化系统主要是以净化气、蒸汽在转化催化剂的作用下,转化成氢气、CO/CO2,然后经过以Fe3O4为催化剂使得CO转化成C02和氢气,最后经过净化系统,得到纯度较高的氢气。

3、氨分解制氢
利用液氨为原料,氨经裂解后,每公斤液氨裂解可制得2.64Nm3 混合气体,其中含75%的氢气和25%的氮气。所得的气体含杂质较少(杂质中含水汽约2克/立方 米,残余氨约1000ppm), 再通过分子筛获得高纯度的氢气。

4、水电解制氢
水电解制氢系统的工作原理是由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池，当通以一定的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气， 阳极析出氧气。然后再通过气液分离器、冷却洗涤器、脱氧系统、干燥系统、压缩储存后得到高纯度氢气。

海口光伏制氢高压加氢一体站（海马制氢加氢一体站）采用的是水电解制氢工艺，在所有生产储运过程中，凡是能够产生氢气，或设备管道内有氢气存在的厂房车间都是必须安装氢气泄漏浓度探测报警器，并且按照国家标准中的相关要求规定进行定期计量检定，以确保仪器的准确性和有效性。

在这里工采网技术工程师给大家推荐一款氢气传感器TGS2615-E00用于氢气泄漏浓度探测报警器，TGS2615是半导体原理传感器，响应快速、功耗低、体积小，TGS2615-E00 为了消除酒精等大分子干扰气体的影响而设置了过滤层，显示出对氢气极高选择性的灵敏度特性。一般不带过滤的传感器都会受到干扰从而误报，因此TGS2615-E00非常适用于氢气泄漏监测。

同时，TGS2615-E00的应用电路也十分简单。

给传感器提供稳定的加热电压，串联一个固定电阻分压，对固定电阻分压进行采样处理即可。

同时推荐甲烷传感器CH4传感器TGS6814，TGS6814是催化燃烧式的气体传感器,是TGS6812的升级版本。可以检测100%LEL水平爆炸下限的甲烷气体，亦可以检测H2，此传感器不但具有优异的耐久性与快速响应能力，与此同时,线性输出与输出的高度稳定性也是其主要特征。也可以用于检测氢气泄漏。

氢气化学式为H2，分子量只有2.01588，氢气的密度为0.089g/L（101.325kpa,0°C），只有空气的1/14，属于比空气轻的气体，在安装氢气管道气体报警器时，其位置应在其释放源（管道连接处、密封面、法兰缝等）的正上方2.0米之内。而且氢气如果是在室内的话，通风状况不良时，泄漏逸散的氢气极易在厂房屋顶高点积聚，因此还应在制氢站厂房最顶端位置安装氢气泄漏浓度报警探测器

审核编辑黄昊宇