De productie van waterstof via elektrolyse is een centrale bouwsteen voor de energietransitie en de ontwikkeling van een duurzame waterstofeconomie. Een vaak onderschatte maar essentiële factor in dit proces is de kwaliteit van het gebruikte water. Ultrazuiver water is hier essentieel, omdat onzuiverheden zoals opgeloste zouten, organische stoffen of deeltjes de prestaties en levensduur van de elektrolysers aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Dit artikel belicht de vereisten, de productie en de specifieke rol van ultrazuiver water bij de productie van waterstof.
Inhoudsopgave
Eisen voor ultrazuiver water voor elektrolyse
Bij elektrolyse wordt water opgesplitst in de componenten waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). Om een optimale efficiëntie te garanderen en slijtage aan de elektrolysecellen te minimaliseren, moet het gebruikte water aan extreem hoge zuiverheidseisen voldoen:
Leitfähigkeit: < 0,1 µS/cm, um elektrische Verluste zu minimieren und eine hohe Elektrolyseffizienz zu erreichen.
TOC (Total Organic Carbon): < 50 ppb, um Ablagerungen und Fouling auf den Elektroden zu verhindern.
Deeltjes: Vrij van zwevende deeltjes om verstopping en mechanische schade aan de cellen te voorkomen.
Ionengehalte: De concentratie van ionen zoals calcium, magnesium, chloride of sulfaat moet praktisch nul zijn om aanslag en corrosie te voorkomen.
Opgeloste gassen: Zuurstof en kooldioxide kunnen de pH-waarde beïnvloeden en moeten tot een minimum worden beperkt.
Uitdagingen door onvoldoende waterkwaliteit
Onvoldoende behandeld water kan aanzienlijke problemen veroorzaken in elektrolysesystemen:
Scaling: Opgeloste zouten zoals calcium- of bariumsulfaat kunnen neerslaan op elektrodes en membranen, waardoor de geleidbaarheid afneemt en de onderhoudsintervallen korter worden.
Corrosie: Chloriden en andere agressieve ionen kunnen de elektrodematerialen aantasten en de levensduur van het systeem verkorten.
Vervuiling: Organische stoffen en deeltjes kunnen de membranen verstoppen en de efficiëntie van de gasscheiding nadelig beïnvloeden.
Efficiëntieverliezen: Elke onzuiverheid verhoogt de elektrische weerstand en leidt tot een hoger energieverbruik per eenheid geproduceerde waterstof.
Productie van ultrazuiver water voor waterstofproductie
De productie van ultrazuiver water vereist een combinatie van geavanceerde behandelingstechnologieën. De stappen zijn als volgt:
1. voorbehandeling
Filtratie: Verwijdering van zwevende deeltjes en grove deeltjes met zand- of microfilters.
Ontharden: Verwijdering van calcium- en magnesiumionen om kalkaanslag in downstreamprocessen te voorkomen.
Actieve kool: Vermindering van organische stoffen en chloor die membranen of ionenwisselaarharsen kunnen beschadigen.
Foto: Ons dubbele filtratiesysteem met zand en actieve kool
2. omgekeerde osmose (RO)
Omgekeerde osmose verwijdert tot 99 % van de opgeloste zouten, organische stoffen en deeltjes. Het is de belangrijkste zuiveringsstap en vermindert de belasting van de downstreamprocessen.
3. elektrodeïonisatie (EDI)
Combinatie van ionenuitwisseling en elektrische velden om de resterende ionen continu te verwijderen. EDI zorgt voor een consistente waterkwaliteit zonder gebruik van chemicaliën.
Foto: Ons ultrazuiver watersysteem met ontharding, omgekeerde osmose en EDI, voor kleine waterstromen
4. polijsten
UV-straling: Ontbindt organische stoffen en desinfecteert het water.
Actieve kool of gespecialiseerde harsen: minimaliseren het TOC-gehalte en zorgen voor de noodzakelijke eindzuivering.
Afbeelding: Ons selectieve ionenwisselaarsysteem met regeneratiesysteem als polijstfase
Werking en controle van ultrazuivere watersystemen
De betrouwbaarheid van ultrazuivere watersystemen voor waterstofproductie hangt af van nauwkeurige controle en effectief onderhoudsbeheer:
Real-time bewaking: Sensoren meten continu de geleidbaarheid, TOC en pH-waarde om ervoor te zorgen dat de waterkwaliteit aan de eisen voldoet.
Regelmatig reinigen: Membranen en harsen moeten worden gereinigd of vervangen om aanslag en vervuiling te voorkomen.
Noodstrategieën: In het geval van afwijkingen in de waterkwaliteit moeten er workaround- of noodplannen worden geïmplementeerd om het elektrolyseproces niet te verstoren.
Voordelen van ultrazuiver water in elektrolyse
Langere levensduur van de elektrolysers: Minimalisering van corrosie en afzettingen.
Verhoogde efficiëntie: Vermindering van de elektrische weerstand door de afwezigheid van opgeloste stoffen.
Lagere bedrijfskosten: Minder onderhoud en lager energieverbruik.
Constante waterstofkwaliteit: Zorgen voor een zuiver waterstofgas dat vereist is in gevoelige toepassingen zoals brandstofcellen of chemische processen.
Toepassingsscenario's
1. groene waterstof Voor de productie van groene waterstof zijn hernieuwbare energiebronnen en ultrazuiver water nodig. Ultrazuiver water helpt om de koolstofvoetafdruk verder te verbeteren en de stabiliteit van het proces te garanderen.
2. waterstof voor mobiliteit Bij brandstofceltechnologie is de zuiverheid van de waterstof van cruciaal belang. Ultrazuiver water in elektrolyse zorgt ervoor dat de geproduceerde waterstof voldoet aan de hoge eisen van de mobiliteitsindustrie.
3. industriële toepassingen In de chemische industrie wordt waterstof gebruikt voor processen zoals ammoniaksynthese of -raffinage. Het gebruik van ultrazuiver water vermindert processtoringen en garandeert een constante kwaliteit.
Afbeelding: Ons omgekeerd osmose systeem voor grote waterstromen
Conclusie
Ultrazuiver water is een onmisbaar onderdeel van de moderne waterstofproductie. Het garandeert de efficiëntie, levensduur en betrouwbaarheid van elektrolyse-installaties en levert een doorslaggevende bijdrage aan de kwaliteit van de geproduceerde waterstof. De integratie van hoogontwikkelde ultrazuivere watersystemen is een sleutelfactor voor het succes van de waterstofeconomie en de realisatie van duurzame energieconcepten.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
