让氢从元素周期表走入市场应用

积极净零气候目标有助于提高对可再生能源（包括气候友好型氢）的投资和关注。 人们对氢的关注并不新鲜；而很少人知道氢在实现全球脱碳任务方面也能发挥关键作用。 事实上，在过去十年间，随着越来越多的行业认识到氢作为化石燃料替代能源的潜力（特别是在难以脱碳的行业），以及氢在整个价值链中的广泛应用，其需求量增加了 28%。 

虽然制氢方法不计其数，但其中一些方法可能会产生碳副产物，而其他方法则不会产生排放物，但每种方法都具有特别的复杂性。 理想情况下，应重点制造“绿氢”，因为它源自纯粹的可再生资源且无排放物。 绿氢的规模化和商业化是指建立基础设施，确保氢能可靠性与安全性，以有竞争力的成本供应氢，并让消费者相信其供应时间和地点有保障，然而要实现此目标还有很长的路要走。

在此期间，制造不同类型的氢（包括蓝氢和灰氢）可能有助于满足当前需求，扩展氢应用，并提供关键学习收获，从而促进成本降低。 与所有新行业一样，我们需要在整个价值链上取得可衡量的进展才能加速向前发展。

 

随着氢能需求增长，该行业将需要加速和扩大氢的生产与分配。 无论使用电解槽还是具有碳捕获功能的蒸汽甲烷重整装置，公司都将依靠先进的自动化技术并结合增强型过程及强大的数据分析技术。 适当的技术有助于提高产能、减少差异、降低能耗、减少排放并验证运营的可持续性。

凭借基于智能设备、IoT、分布式控制系统、数据分析、数字孪生及先进工程工具的全球自动化设计，工厂可以设计一个设施，轻松扩展、加速学习曲线、提高运营效率、受益于预防性维护并优化资产生命周期成本。

艾默生正在积极推进名为 PosHYdon 的试点项目，旨在加深对电解槽效率的了解并开发大型绿色制氢系统。

PosHYdon 在荷兰的海上平台制氢，从而利用风力发电机产生的绿色电力为制氢过程提供动力，制造出可再生燃料。 该方法会将海水转化为软化水，然后在电解作用下安全制氢。 随后将与天然气混合的氢输送到海岸，再馈入国家天然气管网。

该项目利用艾默生 DeltaV 分布式控制系统技术控制海水淡化和电解单元、气体混合设备以及电厂辅助设施，同时提高安全性、过程正常运转时间和运行效率。

可持续氢项目颇具挑战性，因为需要将许多数据源整合到一个电厂辅助设施系统中，而该过程对于设施的成功至关重要。 艾默生与 Toyota Australia 合作，帮助该汽车制造商将部分业务转型为商用级制氢、储氢以及加氢站。 该项目通过艾默生 DeltaV 分布式控制系统从工厂的复杂设备收集并关联数据，更便于监控制氢和储氢，验证运行的可持续性。

艾默生自动化解决方案业务执行总裁 Mark Bulanda 表示：“通过整合数字自动化基础来消除数据孤岛，Toyota Australia 不仅能大幅削减成本，还可以提高系统性能的可见性，因而更易于维持并报告可持续性绩效并提高产能”。

Mitsubishi Power Americas 的先进清洁储能项目同样激动人心，有望成为世界上大型的工业绿氢生产与储能中心之一。 该中心将氢原料供给附近 Intermountain Power Agency 的 Intermountain Power Plant (IPP) Renewal 项目，方便后者采用新一代全厂模拟，将艾默生数字孪生技术、Mitsubishi 高保真燃气轮机与蒸汽轮机模型和高级分析技术集于一体，从而支持调试和培训功能。 840 兆瓦的 IPP Renewal 项目中的氢燃气轮机联合循环发电厂将从 2025 年开始使用天然气混合燃料（绿氢与天然气按体积分别占比 30% 和 70%），并到 2045 年过渡为 100% 氢燃料。

运输与储存

氢能在用于发电之前，必须进行转化、储存或运输。 重点在于尽量减少氢泄漏，清楚有多少氢流经输送和转移点，以及如何安全、高效地处理氢。 储氢是一项关键促成技术，能促进氢能在固定电源、便携式电源和运输等领域的应用。 氢分子可以通过以下形式运输和储存：以液态有机氢载体 (LOHC) 或氨分子为媒介的液态氢。 氢储存特征正好与其他短期储能技术（例如锂离子电池）互补。

在高振动、高压条件下，存在可控的过压和泄漏安全风险。 艾默生的防喘振阀、振动探测器及减压阀有助于提高可靠性并防止逸散性排放。

分输

加快技术应用的关键在于利用现有基础设施，为项目实施节省时间和资金。 例如，在天然气管道中掺氢。 来自天然气的氢配合碳捕获技术，为加速氢的全球应用提供了巨大机会。

然而，在天然气基础设施中掺氢会带来三大挑战：腐蚀、氢泄漏以及气体质量与互换性。 艾默生腐蚀监控技术旨在满足掺氢管道的具体需求。 对管道进行远程监控可详细了解运行状况（包括跟踪产品、流体成分等），以提高管道完整性。 氢专用气相色谱仪确保符合气体质量和合同规格。

在艾默生技术的帮助下，加拿大能源供应商 Enbridge 成为北美首家使用可再生电力生产无排放氢的厂家。 Enbridge 向天然气基础设施中掺氢，为 3,500 户家庭提供更清洁的能源。

耗氢

加氢站最终将取代传统加油站，因此其系统必须达到严格的性能与安全标准。 自动化技术有助于降低加氢站的维护成本，减少意外中断。 此外，先进的边缘控制技术有助于实现无人化加氢站，推出更切实可行且更具成本效益的解决方案。

与此同时，运营商希望确保加氢站能够在适当压力下快速、安全地分配准确的燃料量。 先进仪表有助于分配准确燃料量，从而降低成本、减少泄漏并确保安全运营。

将氢燃料转化为清洁能源并为车辆提供动力的燃料电池还必须可靠、小巧、轻便。 消除停机和降低成本的关键在于优化燃料电池系统。

艾默生与 BayoTech 携手合作，帮助后者建造数百台模块化高效制氢设备，以更低的成本生产更清洁的氢气。 这些设备每天最多可生产 1,000 千克的氢气，足以满足 200 辆氢燃料电池汽车的使用需求。 为了在全球范围内扩大规模，BayoTech 的本地生产中心将依托艾默生的可编程逻辑控制器和边缘控制技术、远程监控和 Microsoft Azure IoT 套件开展安全自主地运营。

此外，荷兰 TotalEnergies 的 PitPoint 加氢站采用专为高工作压力环境开发的艾默生高准科里奥利流量计，以便准确安全地测量氢气流量。 作为 Total Energies Gas Mobility 的合作伙伴，艾默生也是为数不多的提供用于认证加氢机的流量计的供应商之一。

面向未来的燃料

虽然氢能代表着多元化和环境可持续能源结构的未来，但我们需要在整个价值链中采取平衡且加速推进的方法，才能实现这一远大目标。 随着在整个价值链中实现氢解决方案的创新和规模化，我们将进一步降低成本，培养消费者的需求和信心，并验证制氢、运氢、储氢和耗氢所需的技术。 但要实现此目标，首先需要奠定坚实基础，汇集自动化技术、协作工程和具有领域专业知识的合作伙伴，并利用现有基础设施加速氢能发展，使其成为一种普遍、可靠的能源，一种真正面向未来的燃料。