对清洁能源的持续需求推动了人们对氢动力汽车和电力系统的兴趣。对绿色氢气的需求空前高涨，许多人认为它是近期可行的能源之一。鉴于如此光明的前景，绿色氢气行业令人振奋。只要在整个供应链中落实合适的解决方案和流程，我们就能将绿色氢气更可持续的未来愿景变为现实。
创造零排放的未来。绿色氢气作为一种可再生能源，其吸引力在于它能够提供充足、可靠、普惠的零排放电力。世界各国都已制定政策、计划和项目，以加速绿色氢气的生产和利用。许多政府制定了氢气发展路线图，并设定了雄心勃勃的目标。着眼于最终成果，人们对绿色氢气的关注度与日俱增。由于支持向绿色氢气转型所需的大部分基础设施和流程仍需建设，因此规模化仍然是一项挑战。好消息是，在更广泛的氢气行业中已经得到验证的技术解决方案和数字化转型可以帮助解决价值链上各公司目前面临的诸多挑战。
氢气生产。利用水和电来制取氢气的过程，称为电解。在电解槽中，电能将水分解成其基本元素——氢气和氧气。这些电解槽的规模大小不一，从小型设备到大型系统都有。例如，撬装式电解槽可以通过组合电解池和电堆，为单个工厂或整个社区提供电力，并且可以根据应用需求扩展绿色氢气的生产规模。
然而，可扩展清洁能源的巨大优势也伴随着一些挑战。目前，研发工作正致力于提高电解槽系统的整体效率、延长电解槽的使用寿命、提高功率密度和扩大电堆尺寸。这些改进将降低材料成本，并打造出更灵活的系统，以适应间歇性和波动性的电力供应。
由于电解槽具有极高的可扩展性，制造商须考虑如何获取各种尺寸电解槽所需的组件。氢的特性更增加了复杂性。它是小且轻的元素，如果处理不当，后果不堪设想。电解槽组件须可靠，并专为危险环境而设计，以保障人员和财产安全。
与一家拥有专为氢应用设计的丰富产品组合的技术供应商合作，可以简化供应链，帮助企业在扩大生产规模的同时节省时间和成本。这使得设备制造商和生产商能够专注于产品的开发和交付。
尤其重要的是，要与一家拥有各种测量、控制和电气设备的专家供应商合作，这些设备专为提高电解槽危险区域的可靠性和安全性而设计。除了阀门、阀门系统、流量计、调节器和压力变送器之外，它们还应配备智能技术，例如可扩展的过程控制和安全解决方案，这些方案可以降低操作复杂性、减少风险并提高绿色氢气设施（从电解槽到工厂平衡资产）的性能，同时提供全厂范围的安全系统功能。集成控制和安全系统 (ICSS) 也是确保优化启动/停止顺序并嵌入顺序诊断功能的关键工具。
转换、存储和运输。氢气在用于发电之前必须进行转换、存储或运输。由于价值链中压力高达 15,000 psi，因此须对氢气进行高效、安全且有效的控制。由于静态或动态密封件的完整性问题，不得发生任何内部或外部泄漏。即使是某些金属，长期暴露于氢气中也会受到负面影响，这一过程称为氢气脆化。此外，还须满足风险评估和严格的法规要求。
使用氢气需要严格、可靠的控制，以确保系统安全运行。企业需要确保其系统不存在损耗，并了解有多少氢气通过传输/转移点。因此，将能够可靠地监测和测量氢气的组件集成到系统中至关重要。
每个系统都包含某些最终控制元件 (FCE)，例如截止阀和计量阀、高压调节器、气动执行器和电磁阀。可靠、高质量的控制和安全回路可提供维持适当压力和流量所需的精度，并保持氢气纯度，且可进行远程监控。应集成传感器以监控压力、温度和流量。如果使用智能设备，则可以收集数据以提高生产效率并确保高运行产量。
拥有产品组合齐全的供应商也很重要。然而，更重要的是与拥有丰富的氢气经验和专业知识，且熟悉相关法规和认证的合作伙伴合作。他们了解整个工厂的生态系统，并拥有有效监控、测量和控制氢气所需的安全和控制设备。他们还应具备灵活性，能够满足各种设计和应用需求。
图 1. 与整个氢燃料价值链中值得信赖的中心合作伙伴合作是有益的。
移动性。向氢动力汽车过渡的关键要素是燃料电池。燃料电池动力系统可用于为乘用车、商用车等提供动力。与电解槽制造商一样，燃料电池制造商也能从拥有丰富产品组合的专业供应商中获益。
对于燃料电池而言，该产品组合应包括高可靠性流量控制装置、压力调节器、安全接线盒和防爆电缆接头。设计应紧凑轻便，以便制造商能够打造高功率密度和长电池寿命的系统。制造商可以通过提供稳定压力调节、安全分配和设备连接的解决方案来降低燃料电池系统故障的风险。
一旦氢动力汽车普及，驾驶员就需要为其加氢。随着加氢站向绿色氢气转型，它们面临着可持续性、安全性和维护方面的挑战。其中一个问题是准确监控氢气流量，以确保客户每次都能快速安全地加注适量的氢气。另一个问题是准确维护加氢站及其关键部件的状况，以确保无论加氢站位于人口稠密地区还是偏远地区，都能随时为用户提供服务。加油站设备可以利用数字化转型来解决其中一些关键挑战。
从设备层面入手，智能传感器技术及其提供的数据可以为数字化转型奠定基础。在此基础上，利用集成边缘网关功能的可编程逻辑控制器 (PLC) 可以实现全面控制，并将汇总数据转化为加油过程或系统自身状态的实时信息/分析。
图 2. 主要技术合作伙伴拥有广泛的测量和控制过程设备。
数字化转型的力量可以远远超出单个加油站的范畴，扩展到庞大的加油站网络，通过信息聚合，可以优化整个网络。以高流量安全地精确加注燃料，同时降低泄漏概率并监控加油站的运行状态，确保稳健运行和收益。
PLC 与边缘网关相结合，还可以对诊断和过程数据进行分析和可视化，这些数据既可以本地提供给加油站运营商，也可以远程提供给氢气供应商，从而简化供应链物流。通过远程访问加注速率和预防性维护信息，氢气供应商可以仅在必要时加注储罐，并在需要时进行维护。
从储罐到管网拖车再到加注机，加油站系统必须安全易维护，并符合最高的性能和监管标准。为了可靠地保护人员、客户和财产安全，超声波气体泄漏检测系统持续监控加油站，检测由加压气体泄漏产生的超声波。专为高压测量设计的压力变送器和专为氢气加注应用设计的流量计能够精确测量压力和气体流量。将这些监测关键参数的重要设备连接到更高层的网关，可以向现场或远程工作人员发送实时警告和警报，从而进一步提升安全性。
迈向可持续成功的第一步。构建向绿色氢气转型所需的基础设施和流程，需要一个能够在企业规模化发展的各个阶段提供支持的合作伙伴。采用可扩展的方法既能降低风险，又能取得实质性进展。
由于绿色氢气仍是一个相对较新的行业，企业必须依靠在氢气行业拥有广泛知识和专业技能且已证明自身实力的合作伙伴（图 2）。这些专家合作伙伴已经了解所需的法规和认证，以及它们如何因地区而异。他们很可能已经在客户及其市场附近设有生产基地。
例如，艾默生自氢气行业诞生之初就参与其中。自那时起，该公司已在全球范围内发展出涵盖氢气加注价值链的全面能力。我们非常高兴能够为不断拓展的领域中涌现的其他新挑战提供创新解决方案。
现在正是时候。绿色氢气清洁高效，但正如我们所见，建设基础设施、控制氢气并使其可供消费都需要专业知识。如果企业与拥有强大实力和相关经验、具备深厚行业和监管知识并能提供所需解决方案的专业公司合作，就能更好地把握机遇，勇往直前。这种战略合作伙伴关系将赋予企业强大的市场地位和持久的竞争优势，助力他们将绿色氢气的美好未来变为现实。
