氫能進口是現在進行式,但如何達到即時分析

作者利泓科技技術專員 呂昌諺
日期2024-09-12

台灣淨零重點政策─氫能發展背景

  氫氣做為台灣2024重點開發的新興綠能,政府在經濟部能源局的主導,國營事業已經投入開發,知名氣體廠商聯華林德也與中油合作並引入氫能卡車來建立示範廠。(參考來源:https://reurl.cc/VNORlZ)

實際上氫能來源根據產生的方式不同,具有不同的生產成本,在2022的報告中,天然氣製氫(灰氫)的成本最低,每公斤約台幣32~80元,若搭配CCUS技術(藍氫),成本會提高到約台幣48~96元,再生能源電解產氫(綠氫),每公斤成本高達台幣129-290) (參考來源:https://www.delta-foundation.org.tw/blogdetail/4309),因此在綠氫不普遍的狀況,如何去評估氫氣的品質就會直接影響到氫氣的成本。除此之外,灰氫與藍氫製程帶來的不純物也會在後續使用氫能電池的時候,減少電池的壽命。

現有氫能純度規範─ISO14687與CNS21687

  國際目前針對氫氣純度制定ISO14687規範,其中除了天然氣甲烷,主要不純物為一氧化碳與二氧化碳,其它還有甲酸、甲醛、氨氣以及鹵化氫等。在標檢局CNS21087也按照這些氣體建議相對應的標準方法。在全部14個不純物項目中,按照ASTM7653,可以使用FTIR氣體分析法,即時量測將近一半的不純物分析其中某些氣體,例如甲烷、二氧化碳、甲醛、氨氣等若使用氣相層析除了需要搭配不同的偵測器才能進行分析,同時氣相層的使用上要時常重新建立檢量線,層析管柱跟偵測器的耗損也會影響設備的停機時間。

  對於持續產生氫氣的製程來說,FTIR氣體分析法可以連續在產氣工廠監控氫氣的品質,無論是儲氣槽,氣管傳輸以至於末端採氣口等,都能夠做到24小時的品質管控。

  對於灰氫製程,FTIR的連續分析可以幫助天然氣與水蒸氣的配比,並且同時分析副產物一氧化碳跟二氧化碳的含量,在進一步藍氫製程中的捕碳裝置,也可以藉由FTIR的連續分析,觀察二氧化碳的捕獲效力。

線上氣體FTIR分析儀對氫氣中主要不純物的分析效果

FTIR線上氣體分析方法對濃度在25ppb左右的一氧化碳、二氧化碳與甲烷氣體的連續分析結果。

現行氣體分析設備比較

線上氣體分析方法比較座標

  線上氣體FTIR分析儀主要優勢在於,(1)設備建構門檻低、(2)即時分分鐘線上分析、(3)同時分析十種以上規範涵蓋不純物與(4)較低廉的維護成本。

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