電轉(zhuǎn)氣簡介

電轉(zhuǎn)氣將水電解獲得氫氣，以及進(jìn)一步將氫氣與二氧化碳等合成甲烷等氣體，從而實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為相對(duì)方便儲(chǔ)存的氣體。在可再生能源電力大規(guī)模擴(kuò)張的形勢下，電能儲(chǔ)存需求日益高漲。相對(duì)成熟的儲(chǔ)能技術(shù)中，典型的如電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、抽水蓄能等技術(shù)都存在規(guī)模限制，只能在較小的時(shí)間尺度進(jìn)行電量調(diào)節(jié)。但配備地下儲(chǔ)氣庫的電轉(zhuǎn)氣儲(chǔ)能技術(shù)，是一種大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)季節(jié)及以上的調(diào)節(jié)功能。電轉(zhuǎn)氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了能量從電力系統(tǒng)向天然氣系統(tǒng)的傳輸及能量的大規(guī)模、長時(shí)間存儲(chǔ)，為能源互聯(lián)網(wǎng)中可再生能源的消納提供了新的思路。

電轉(zhuǎn)氣技術(shù)包括電轉(zhuǎn)氫氣和電轉(zhuǎn)甲烷兩類。前者的化學(xué)反應(yīng)原理為電解水反應(yīng)；后者的化學(xué)反應(yīng)原理包括電解水反應(yīng)和甲烷化反應(yīng)。

電解水反應(yīng)

電解水反應(yīng)是通過電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。電解水制氫過程是一種能量轉(zhuǎn)換的過程，即將一次能源轉(zhuǎn)換為能源載體氫能的過程。電解水制氫方法主要有堿性電解水制氫、固體聚合物電解水制氫、高溫固體氧化物電解水制氫。堿性電解水制氫是技術(shù)最成熟、成本低的大規(guī)模制氫方法，H₂和O₂的純度一般可達(dá)99. 9%；固體聚合物電解水制氫成本較高、制氫規(guī)模較小，H₂和O₂的純度在99.99%以上；高溫固體氧化物電解水制氫工作溫度約為800～950℃，高溫在提高電解效率的同時(shí)也限制了電解池關(guān)鍵材料的選擇。電解水反應(yīng)的效率約為56%～73 %。

甲烷化反應(yīng)

CO₂催化加氫甲烷化反應(yīng)是CO₂循環(huán)再利用的有效途徑之一，主反應(yīng)產(chǎn)物為CH₄和H₂O，副反應(yīng)產(chǎn)物有CO₂C、CO₂、C₂H₆、C_xH_y、O₂等。

甲烷化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從熱力學(xué)角度，高溫下CO₂甲烷化反應(yīng)受熱力學(xué)平衡的制約，低溫更有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行；從動(dòng)力學(xué)角度看，低溫CO2甲烷化反應(yīng)具有低的反應(yīng)速度。由此可知，實(shí)現(xiàn)低溫CO₂甲烷化的關(guān)鍵是高活性催化劑。CO₂甲烷化反應(yīng)催化劑主要以VIII B族金屬（如Ni、 Co、 Rh、 Ru和Pd等）為活性組分的負(fù)載型催化劑。甲烷化反應(yīng)的效率約為75%～80%。

電轉(zhuǎn)氫氣和電轉(zhuǎn)甲烷的比較

電轉(zhuǎn)氫氣僅進(jìn)行電解水反應(yīng)，反應(yīng)效率約為56%～73%，避免了甲烷化反應(yīng)的能量損失，同時(shí)削減了甲烷化反應(yīng)相關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用。但氫氣注人到現(xiàn)有天然氣管道會(huì)引起管材方面的風(fēng)險(xiǎn)（氫脆和滲透），故存在一定的限制。天然氣管道混合氣中氫氣的最大允許體積分?jǐn)?shù)約為10%～15%，燃?xì)廨啓C(jī)的燃料中氫氣的最大允許體積分?jǐn)?shù)約為5%。

電轉(zhuǎn)氣技術(shù)用來儲(chǔ)能可以存儲(chǔ)兆瓦級(jí)MWh到吉瓦級(jí)GWh的電能 。而轉(zhuǎn)換效率為

在德國已經(jīng)至少有20個(gè)電轉(zhuǎn)氣的科研項(xiàng)目正在運(yùn)行。德國能源署（Deutsche Energie-Agentur，dena）設(shè)立了專門的試點(diǎn)項(xiàng)目信息追蹤平臺(tái)，提供了相關(guān)的項(xiàng)目信息。dena和中國也開始了合作。 2100433B

電氣轉(zhuǎn)換器使用開環(huán)路控制和小質(zhì)量磁鐵，以比較經(jīng)濟(jì)的成本，進(jìn)行精確的氣壓控制。不受位置影響以及抗RFI/EMI干擾。

電流或電壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性比例氣動(dòng)輸出壓力。這種通用儀表設(shè)計(jì)為以比較經(jīng)濟(jì)的成本，提供高可靠性和可重復(fù)性的應(yīng)用。小量程模型是專為3到5psig輸出的標(biāo)準(zhǔn)過程控制設(shè)計(jì)。擴(kuò)展量程型號(hào)可為更高壓力的工業(yè)氣動(dòng)和過程控制系統(tǒng)的運(yùn)行要求提供145psig輸出。

電-氣轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。它是按力矩平衡原理進(jìn)行工作的。當(dāng)直流0~10mA電流信號(hào)通入置于恒定磁場里的測量線圈時(shí)，所產(chǎn)生的磁通與磁鋼在空氣隙中的磁通相互作用而產(chǎn)生一個(gè)向下的電磁力(即測量力)，由于線圈固定在杠桿上，使杠桿繞支承點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)，于是裝在杠桿一端的檔板靠近噴嘴，使其背壓升高。經(jīng)過氣動(dòng)功率放大器后，一方面輸出，一方面反饋到波紋管，建立起與測量力矩平衡的反饋力矩，反之亦然。于是輸出氣壓信號(hào)的大小就與輸入測量線圈電流成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

1、 電氣轉(zhuǎn)換器是直動(dòng)式(無反饋)儀表，可以得到高功率的氣動(dòng)輸出信號(hào)。

2、 外形美觀，結(jié)構(gòu)巧妙，體積小，重量輕。 靈敏度高，穩(wěn)定性好，中等精度(特別適用于輸出回路)。

3、 現(xiàn)場可直接改變作用方式。 外部帶有跨度、零位調(diào)節(jié)裝置，調(diào)校維護(hù)方便。

4、 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部線路中附有熱敏電阻，可以自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。5、 供氣范圍寬、適應(yīng)各種不同場合使用。耗氣量小。

6、 電氣轉(zhuǎn)換器能直接用于不同輸入電信號(hào)，如4-20mADC或0-10mADC。其輸出氣壓亦能分程如20-60kPa或60-100kPa。要達(dá)到上述目的的僅需調(diào)節(jié)“零位”及“跨度”調(diào)節(jié)裝置,即可。

7、能任意角度安裝(注：工作安裝角度位置應(yīng)與調(diào)校角度位置相合)。

8、防爆性能：本安型防爆等級(jí)iaⅡCT5 隔爆型防爆等級(jí)dⅡBT6。7、零部件采用精密壓鑄成型，外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)制作工藝精致，整體結(jié)構(gòu)緊湊。 8、采用不銹鋼緊固件和先進(jìn)的噴塑工藝，具備了良好的防腐性能。