هیدروژن و ترانسمیتر فشار

با توجه به تغییرات اقلیمی و تقاضای عمومی برای پایایی (پایداری) در بخش انرژی که توسط انرژی‌های تجدیدپذیر رو به افزایش است،

یک مقدار قابل توجهی تحقیقات در طراحی و توسعه سوخت و منابع انرژی جایگزین در جریان است. استراتژی هیدروژن اتحادیه اروپا از همینجا شروع شده است و هیدروژن به یکی از ستون‌های اصلی در مبارزه علیه تغییرات اقلیمی تبدیل شده است.

به همین دلیل، هیدروژن به عنوان یک سوخت بالقوه و منبع انرژی آینده مطرح است. از طرفی، علاوه بر موانع سیاسی و ساختاری آن، این روند و رویکرد جدید، با چالش‌های فنی خاص خود نیز همراه است.

پایداری یا پایایی (sustainability)

پایایی هیدروژن به شکل قابل توجهی به این مساله بستگی دارد که چطور تولید شده است،

به طور مثال، چه نوع انرژی برای تولید آن استفاده شده است. تفاوت ابتدایی بین هیدروژن خاکستری و سبز است. هیدروژن خاکستری با استفاده از انرژی به دست آمده از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، یعنی کربن‌خنثی نیست.

برخلاف آن، هیدروژن سبز با الکترولیز (برق‌کافت) تولید می‌شود، یعنی شکافت آب به هیدروژن و اکسیژن با استفاده از برقی که از منابع تجدیدپذیر به دست آمده است.

نقش هیدروژن سبز در گذار انرژی در فازهای پیش رو، هر روز مهم‌تر خواهد شد. اما در این لحظه، تولید هیدروژن سبز بسیار هزینه‌بر است و نمی‌توانیم آن را در مقادیر بزرگ تولید کنیم.

بنابراین این نوع هیدروژن احتمالا از کشورهایی وارد خواهد شد که پتانسیل تولید انرژی از منابع تجدیدپذیری همچون انرژی بادی و خورشیدی را دارند.

انتظار می‌رود که هیدروژن سبز برای کمک به تامین نیازمندی‌های انرژی در زمان‌هایی استفاده شده که تقاضا به اوج رسیده و پیک مصرف در شبکه برق شهری است. متخصصان باور دارند که این تکنولوژی نقشی کلیدی در مبارزه با تغییرات اقلیمی ایفا خواهد کرد.

فناوری اندازه گیری با کارایی بالا در صنعت آب و فاضلاب

هیدروژن و ترانسمیتر فشار

هیدروژن سبک‌ترین عنصر شیمیایی در کیهان است. خصیصه‌های مثبت بسیاری دارد و البته چندین ویژگی منفی و حتی چند ویژگی خطرناک دارد.

یکی از خصیصه‌های مثبت و همزمان خطرناک هیدروژن، واکنش‌پذیری شیمیایی آن است و سطح بالای تراوایی (نفوذپذیری) آن هم چالش‌برانگیز است. «تراوایی» یعنی هیدروژن می‌تواند از مواد دیگر همچون فولاد ضد زنگ، «عبور کند». اصطلاح علمی برای این فرآیند «انتشار» (یا diffusion) است.

بنابراین مواد و متریال‌هایی که در تماس با هیدروژن قرار می‌گیرند، باید نیازمندی‌های سختگیرانه‌ای را تامین کنند. این مساله، یکی از پیچیده‌ترین مشکلات پیش رو برای تولیدکنندگان ترانسمیترهای فشار است.

از چه متریال و موادی استفاده کنیم تا مطمئن شویم که ترانسمیترهای فشار ما بهترین عمر خدماتی ممکن را دارند؟

در چه مرحله‌ای، ایمنی کل سیستم به خطر می‌افتد؟

و تا چه مدتی، اندازه‌گیری‌های شما تا حد کافی، دقیق و صحیح باقی خواهند ماند؟

کاربردهای هیدروژن

ترانسمیترهای فشار در تمام مراحل تولید و زنجیره تامین هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرند. فشار مدیوم هیدروژن باید در هر مرحله از فرآیند زیر نظر قرار گیرد؛ از تولید تا انتقال و جابجایی تا استفاده نهایی. با این وجود، تفاوت‌های قابل توجهی از نظر نیازمندی‌ها و مشخصات فنی دستگاه‌های اندازه‌گیری وجود دارد.

گاز هیدروژن را می‌توان از طریق خطوط لوله یا با تانکرهای HGV جابجا کرد. این گاز از طریق خطوط لوله با فشار کم بین ۲۵ تا ۸۰ بار منتقل می‌شود. اما وقتی با تانکر HGV منتقل شود، فشار تا ۳۵۰ بار اندازه‌گیری می‌شود.

هیدروژن در زمان استفاده باید در تانک‌ها یا مخازن به شدت تحت فشار نگهداری شود؛ فشار در این مخازن باید ۳۵۰ بار یا بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ بار حفظ شود. اینجا تفاوت فشار به این بستگی دارد که هیدروژن در HGVها/busها (۳۵۰ bar) استفاده شود یا در وسایل نقلیه کوچک‌تر (۷۰۰/۹۰۰ bar). برای پر کردن این وسایل نقلیه در ایستگاه‌های سوخت‌گیری، هیدروژن به فشاری فشرده می‌شود که در ۹۵۰ bar محاسبه می‌شود.

سنسور فشار چیست؟ چگونه سنسور فشار مناسب انتخاب کنیم؟

حتی انحرافات کوچک در این اندازه‌گیری می‌تواند به ضررهای قابل توجه برای اپراتور یا حتی مشتری منجر شود.

علاوه بر این حوزه‌های کاربردی، هر ترانسمیتر فشار باید نیازمندی‌های زیر را نیز تامین کند:

دقت و صحت
طول عمر
ایمنی / ایمنی ذاتی

راه حل

یک ترانسمیتر فشار بر اساس تکنولوژی پیزومقاومتی، یک دیافراگم از جنس فولاد ضدزنگ دارد که روغن پشت آن قرار دارد.

همانطور که پیش از این گفته شد، تراوایی یکی از مشکلاتی است در زمان کار با هیدروژن باید با آن روبرو شویم؛ گاز به راحتی از درون فولاد ضد زنگ منتشر می‌شود.

حتی مقادیر کم از هیدروژن، پشت دیافراگم از جنس فولاد ضدزنگ، می‌تواند به نتایج اندازه‌گیری غیر دقیق منجر شود و یا حتی سنسور را از بین ببرد.

مطالعات علمی کشف کرده‌اند که طلا بسیار تراوایی کمتری نسبت به فولاد ضد زنگ دارد. به همین دلیل، یک راه حلی که جواب خود را پس داده است، این است که پوششی از طلا روی دیافراگم فولادی قرار دهیم و در نتیجه به شکل قابل توجهی نرخ نفوذ را کاهش دهیم.

بخش‌هایی از ترانسمیترهای فشار که در تماس با دیافراگم قرار می‌گیرند، کاملا بدون الاستومرها هستند.

ترانسمیتر کاملا جوشکاری داخلی شده و نقطه بین ترانسمیتر و نقطه اندازه‌گیری به شکل فلزی مهر و موم شده است.

سنسور با یک محلول بدون روغن و بدون گریس تمیز می‌شود، در نتیجه اجازه نمی‌دهد که کل سیستم هیدروژن آلوده شود. علاوه بر این، تمام سنسورهای هیدروژنی، برای ایمنی بیشتر (۳G) دارای تاییدیه ATEX هستند.