Process Monitoring of PEM H2 Electrolysis Feed Water Using TOC-1000e
Aplikace | 2025 | ShimadzuInstrumentace
Ve výrobě zeleného vodíku pomocí protonově výměnné membránové (PEM) elektrolýzy hraje klíčovou roli kvalita napájecí vody. Malé množství organických a iontových nečistot může výrazně zkrátit životnost PEM článků, snížit účinnost a zvýšit provozní náklady. Online sledování celkového organického uhlíku (TOC) a vodivosti umožňuje včasnou detekci kontaminace a zajišťuje spolehlivý provoz elektrolyzéru v dlouhodobém horizontu.
Článek představuje aplikaci online analyzátoru TOC-1000e pro monitorování kvality vody v procesu PEM elektrolýzy. Cílem je demonstrovat detekční citlivost zařízení, jeho schopnost sledovat TOC a vodivost v reálném čase a ukázat přínos kontinuálního měření pro prevenci poruch a optimalizaci údržby elektrolyzačního zařízení.
Analyzátor pracuje na principu diferenciální vodivosti po UV-oxidaci. Klíčové technologie:
Zařízení je napojeno na UPS oběh ultrapure water (UPW) a polisher s iontoměničovou pryskyřicí v rámci cirkulační smyčky elektrolyzéru.
Dvoudenní kontinuální měření ASTM Type 1 UWP ukázalo rychlou detekci zvýšení TOC i změn vodivosti pod 0,1 µS/cm. Přibližně do 2,5 minut analyzátor zachytil fluktuace uhlíkatých nečistot a anorganických iontů, což umožnilo okamžitou reakci na poruchu před zásadními škodami na PEM článku. Nízká detekční meze a pravidelná kalibrace na místě zajišťují spolehlivou dlouhodobou provozuschopnost.
Rozvoj online monitorování směřuje k integraci pokročilých algoritmů strojového učení pro prediktivní údržbu a automatickou úpravu provozních parametrů. Dále se očekává rozšíření senzorových platforem na simultánní detekci aniontů, kationtů a částečných organických látek, čímž by se zvýšila robustnost monitoringu napříč různými zdroji surové vody.
Online TOC analyzátor TOC-1000e poskytuje spolehlivou a citlivou metodu pro kontinuální sledování kvality vody v PEM elektrolýze. Jeho nasazení přispívá k udržení vysoké účinnosti, ochraně hodnotných katalyzátorů a minimalizaci provozních rizik v procesu výroby zeleného vodíku.
1. Shimadzu TOC-1000e Online TOC/Conductivity Analyzer, Application Note, 2023.
2. ASTM D1193-06, ISO 3696 – Specificatoins for laboratory-grade ultrapure water.
TOC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Ve výrobě zeleného vodíku pomocí protonově výměnné membránové (PEM) elektrolýzy hraje klíčovou roli kvalita napájecí vody. Malé množství organických a iontových nečistot může výrazně zkrátit životnost PEM článků, snížit účinnost a zvýšit provozní náklady. Online sledování celkového organického uhlíku (TOC) a vodivosti umožňuje včasnou detekci kontaminace a zajišťuje spolehlivý provoz elektrolyzéru v dlouhodobém horizontu.
Cíle a přehled studie / článku
Článek představuje aplikaci online analyzátoru TOC-1000e pro monitorování kvality vody v procesu PEM elektrolýzy. Cílem je demonstrovat detekční citlivost zařízení, jeho schopnost sledovat TOC a vodivost v reálném čase a ukázat přínos kontinuálního měření pro prevenci poruch a optimalizaci údržby elektrolyzačního zařízení.
Použitá metodika a instrumentace
Analyzátor pracuje na principu diferenciální vodivosti po UV-oxidaci. Klíčové technologie:
- Excimerová UV lampa (172 nm) bez rtuti pro účinné štěpení i stabilních organických sloučenin.
- Active-Path™ design zajišťující plynulý průtok vzorku skrz UV aktivní zónu bez vzduchových bublin.
- Detekční limit 0,1 ppb TOC, měření vodivosti a teploty s cyklem 2,5 minuty.
Zařízení je napojeno na UPS oběh ultrapure water (UPW) a polisher s iontoměničovou pryskyřicí v rámci cirkulační smyčky elektrolyzéru.
Hlavní výsledky a diskuse
Dvoudenní kontinuální měření ASTM Type 1 UWP ukázalo rychlou detekci zvýšení TOC i změn vodivosti pod 0,1 µS/cm. Přibližně do 2,5 minut analyzátor zachytil fluktuace uhlíkatých nečistot a anorganických iontů, což umožnilo okamžitou reakci na poruchu před zásadními škodami na PEM článku. Nízká detekční meze a pravidelná kalibrace na místě zajišťují spolehlivou dlouhodobou provozuschopnost.
Přínosy a praktické využití metody
- Prevence neplánovaných odstávek a snížení nákladů na výměnu drahých PGM katalyzátorů.
- Optimalizace dozoru nad kvalitou vody v klíčových bodech vodního okruhu.
- Flexibilní instalace díky kompaktní konstrukci (<3 kg) a možnosti vzdáleného přístupu přes Modbus TCP a vestavěný web server.
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj online monitorování směřuje k integraci pokročilých algoritmů strojového učení pro prediktivní údržbu a automatickou úpravu provozních parametrů. Dále se očekává rozšíření senzorových platforem na simultánní detekci aniontů, kationtů a částečných organických látek, čímž by se zvýšila robustnost monitoringu napříč různými zdroji surové vody.
Závěr
Online TOC analyzátor TOC-1000e poskytuje spolehlivou a citlivou metodu pro kontinuální sledování kvality vody v PEM elektrolýze. Jeho nasazení přispívá k udržení vysoké účinnosti, ochraně hodnotných katalyzátorů a minimalizaci provozních rizik v procesu výroby zeleného vodíku.
Reference
1. Shimadzu TOC-1000e Online TOC/Conductivity Analyzer, Application Note, 2023.
2. ASTM D1193-06, ISO 3696 – Specificatoins for laboratory-grade ultrapure water.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Secrets of science magazine 01/2024
2024|Frontier Lab|Ostatní
secrets of science magazine 01/2024 MS detection of Alzheimer’s blood-based biomarkers Low carbon, big impact: making the most of biowaste New trump cards for blood analysis From a few drops of blood – the first successful detection of plasma Aβ…
Klíčová slova
cards, cardsblood, bloodmove, movebiowaste, biowastedpd, dpdamyloid, amyloidbisquaternary, bisquaternaryvoices, voicesplasma, plasmabiochar, biochardps, dpstrump, trumppyrolysis, pyrolysistelimmune, telimmuneswitch
Market Opportunity: The Hydrogen Economy
|ELGA LabWater|Ostatní
Market Opportunity: The Hydrogen Economy Hydrogen generation & refueling stations offer a 10,000 unit opportunity by 2030 WATER TECHNOLOGIES The Green Economy Due to its low carbon potential, Hydrogen power is likely to be central to the future energy mix…
Klíčová slova
fuel, fuelhydrogen, hydrogenrefueling, refuelingelectrolysis, electrolysiscells, cellsprotons, protonswater, waterglobally, globallyvehicles, vehiclescell, cellanode, anodepem, pemcathode, cathodemembrane, membranehrs
Optimizing chlor-alkali production through online chemical analysis
2019|Metrohm|Technické články
Metrohm White Paper Optimizing chlor-alkali production through online chemical analysis Alyson Lanciki, Ph.D. Chlorine and caustic soda are used as feedstock materials in production processes for several markets including pulp and paper, petrochem, and pharma. The chlor-alkali process, accounting for…
Klíčová slova
brine, brinecaustic, causticprocess, processsoda, sodametrohm, metrohmonline, onlinechlorine, chlorinepaper, paperwhite, whitehardness, hardnesschlor, chlorproduction, productiondepleted, depletedmembrane, membraneelectrolysis
TOC and TIC Analysis in Hydroxide Solutions Using High-Temperature Catalytic Combustion
2025|Shimadzu|Aplikace
Total Organic Carbon Analyzer TOC-L Application News TOC and TIC Analysis in Hydroxide Solutions Using High-Temperature Catalytic Combustion Markus Janssen, Dr. Raphael Opitz Shimadzu Europa GmbH User Benefits TOC and TIC of hydroxide solutions such as NaOH and KOH…
Klíčová slova
toc, tochydroxide, hydroxideanalyzer, analyzercombustion, combustiontic, ticnpoc, npococt, octcatalyst, catalystcph, cphinquiry, inquiryloq, loqsolutions, solutionssettings, settingskoh, kohcatcher