Bronkhorst

De rol van massflowregelaars in waterstofproductie

12 September, 2017 Sandra Wassink
Waterstof energie

Elektrolyse, als alternatieve manier voor waterstofproductie met flowmeters

In deze blog zal ik een toepassing toelichten die gebruik maakt van zowel een thermische- als Coriolis-massflowregelaar. Een applicatie van een klant op het gebied van Renewables & Environment die ons een alternatieve manier laat zien om water te splitsen voor de productie van waterstof.


Waterstofproductie 

De waterstofproductie is wereldwijd een miljardenindustrie waarvan het grootste deel ter plaatste wordt verbruikt bij olieraffinage, bij de productie van ammoniak en om zware oliebronnen om te zetten in een lichtere fractie die geschikt is voor gebruik als brandstof. De meest bekende technieken die hier worden gebruik zijn stoomreforming, elektrolyse en thermolyse. Ongeveer 95% van de geproduceerde waterstof is afkomstig van het gebruik van fossiele brandstoffen.


Stoomreformingstechnologie 

Het overgrote deel van de waterstof wordt op chemische wijze geproduceerd, door de reactie van koolwaterstoffen bij hoge temperaturen, de zogenaamde stoomreformingstechnologie. In dit proces komt waterstof vrij uit het aardgas met het broeikasgas kooldioxide als bijproduct.

electrolyse
Electrolyse

Duurzame methoden

Thermische zonne-energie en zonne-elektriciteit is de meest voorkomende manier om duurzame schone waterstof te produceren. Een andere, nieuwe manier om waterstof op te werken is door gebruik te maken van watersplitsing. Dit is een chemische reactie waarbij water wordt gescheiden in zuurstof en waterstof. Verschillende technieken van watersplitsing kunnen worden gebruikt en zijn al gepatenteerd, zoals het elektrochemisch splitsen van water. Een alternatieve manier om water te splitsen in waterstof en zuurstof is door middel van elektrolyse en andere fysische processen. Beide gassen moeten van elkaar gescheiden worden met een membraan, om zo zuiver mogelijk waterstof te verkrijgen.

Massflowregelaars gebruiken voor het splitsen van water

Om het elektrolyseproces goed te laten verlopen, kunnen er massflowregelaars gebruikt worden. Hoe werkt dit? 

Als onderdeel van het proces moet de prestatie van het membraan dat waterstof van zuurstof scheidt worden gemeten. Daartoe moeten zowel waterstof als zuurstof in bekende hoeveelheden op een nauwkeurige manier aan het membraan worden toegevoerd en moeten ook de flows die het membraan verlaten nauwkeurig gemeten worden. 

Voor een Duitse klant op het gebied van Renewables & Environment heeft Bronkhorst een experimentele opstelling geleverd, bestaande uit een Coriolis-massflowregelaar om de zuurstof te regelen en een thermische massflowregelaar voor waterstof. Op deze manier is de toevoer van waterstof en zuurstof aan het membraan op een gecontroleerde manier.

Experimentele opstelling flowmeters
Experimentele opstelling flowmeters
membrane

Het permeaat - dat is het deel van de toevoer dat het membraan passeert - komt in een driewegklep terecht, waar een keuze kan worden gemaakt om de flow of de samenstelling van de permeaatgasflow te meten. Het flowbereik wordt gemeten met een ander thermisch apparaat en de gassamenstelling met behulp van een binaire gassensor. Deze sensor kan alleen een specifieke massflow verwerken. Om de massflow van de retentie te meten - een deel van de voeding dat door het membraan wordt vastgehouden - kan een tweede Coriolis-instrument gebruikt worden.