水电解制氢全套传感器完整选型指南（AEL 碱性 + PEM 质子交换膜通用）

一、压力类传感器（制氢安全核心，分氢侧 / 氧侧 / 差压）

1. 氢气专用压力变送器（阴极 H₂出口、分离器、干燥器、压缩机入口）

硬性选型标准

1. 抗氢脆接液材质

• ≤3MPa 常规 PEM/AEL：316L 不锈钢 + 5~10μm 镀金阻隔膜片，阻挡氢渗透、杜绝零点漂移

• 5~10MPa 高压直产 PEM：Inconel718 / 钛合金一体化膜片，无硅油薄膜结构，消除溶油气泡

• 密封：FFKM 全氟橡胶（湿氢高温标配），严禁 NBR 普通丁腈

2. 防爆强制等级：Ex ia IIC T6（本安，撬装柜内）/Ex d IIC T6（户外隔爆），IIB 防爆仪表禁止用于氢气回路

3. 精度分级

• 联锁安全测点（电解槽出口）：0.1% FS

• 普通管路监测：0.2~0.5% FS

4. 量程分段

• 低压槽：0~1.6/3MPa；高压直产：0~10MPa；压缩机段：0~25/45/90MPa

5. 输出：4~20mA+HART、RS485 Modbus；大型制氢站推荐 SIL2 安全认证

6. 安装配套：前端加装不锈钢阻尼缓冲罐 + 小型疏水器，吸收气流冲击、分离饱和水蒸气

2. 氧气侧压力变送器（阳极 O₂出口）

• 材质：316L，全流程禁油脱脂处理（高压氧遇油脂自燃）

• 防爆：IIC T6，密封 FKM/FFKM

• 要求与氢侧变送器同精度、同批次标定，保证压差计算准确

3. 氢氧微差压变送器（电解槽核心保护，必装）

• 量程：0~10kPa 微差压，精度 0.05% FS

• 单侧镀金 316L（氢）、单侧裸 316L（氧）隔离膜片

• 联锁阈值：压差＞300Pa 预警，＞500Pa 紧急停机，防止质子膜击穿、氢氧混爆

• 大型 5MW 以上项目：独立差压变送器 + 双路压力变送器双重冗余联锁

4. 压差变送器（辅助工艺）

• 干燥塔前后压差：监测分子筛吸附饱和，再生提醒

• 纯水过滤器、电解液过滤器压差：判断滤芯堵塞

• 循环管路压差：监测泵体运行异常

二、液位传感器（分 AEL 碱性强碱工况、PEM 纯水工况）

1. 气水分离器氢 / 氧侧液位（防爆 Zone1）

1. 音叉液位开关（高低液位联锁）

• PEM：316L 探头，FFKM 密封，Ex ia IIC T6，高液位溢流报警、低液位干泵保护

• AEL 碱性槽：哈氏合金 C 探头，耐 25~30% KOH 强碱腐蚀，禁止普通 316L 长期浸泡碱液

2. 导波雷达液位计（连续液位监测，DCS 远传）

• 材质：316L / 哈氏合金，杆式防泡沫结构（电解产气大量泡沫）

• 防爆 IIC T6，4~20mA 输出，实时监控分离器积液量，联动排污阀自动排水

2. 电解槽循环水箱 / 纯水储罐液位

• 浮球液位计、投入式静压液位变送器；纯水侧 316L，碱水箱哈氏合金，配套高低液位开关联锁补水 / 停泵

3. 电解液储罐专用（仅 AEL 碱性电解）

三、温度传感器（PT100 热电阻为主）

1. 电解槽堆本体温度（核心闭环）

• 套管材质：PEM 用 316L，AEL 用哈氏合金；温度区间 60~85℃

• 精度 A 级 PT100，双支冗余测温，超温 85℃联锁降负荷停机

2. 冷却水路进出口温度：监测板式换热器换热效率，温差异常判断堵塞

3. 氢气 / 氧气出口气体温度：预判饱和水蒸气含量，保护后端干燥系统

4. 压缩机各级测温：防止超温压缩爆炸风险

   通用要求：防爆热电阻套管，Ex ia IIC，三线制 4~20mA 变送输出

四、流量传感器（纯水、电解液、湿氢气计量）

1. 纯水进水流量（PEM 核心，控制产氢负荷）

• 电磁流量计：衬里 PTFE，316L 电极，适配高纯去离子水，无压力损失

• 微小流量可选涡轮 / 质量流量计，精准计量进水量匹配产氢电流闭环

2. AEL 电解液循环流量（KOH 强碱）

3. 湿氢气管路流量（分离器后、压缩机前）

1. 涡街流量计（主流）：316L 镀金探头抗氢渗透，耐高温湿氢，IIC 防爆，测瞬时产氢量

2. 热式气体质量流量计：无需温压补偿，精准标况体积流量，用于产氢计量统计

3. 科里奥利质量流量计：贸易计量级，高精度，大型制氢站产量结算使用

4. 冷却水流量开关 / 流量计

五、水质在线分析传感器（直接决定电解槽寿命）

1. PEM 纯水回路专用（超纯水 15MΩ・cm 以上）

1. 电阻率传感器：在线监测进水纯水纯度，低于 1MΩ・cm 报警，防止杂质污染质子膜失效

2. 溶解氧 DO、TOC 总有机碳、硅离子分析仪：实时监控纯水预处理树脂失效

3. 电导率电极：监测循环水杂质累积

2. AEL 碱性电解电解液传感器

六、气体纯度分析传感器（安全联锁最高优先级）

1. 氢中氧分析仪（阴极氢气出口）

• 原理：微量电化学 / TCD 热导，量程 0~2% O₂

• 联锁阈值：氧含量＞0.5% 停机，防止氢气内混氧达到爆炸极限

• 适配高湿样气，前置疏水过滤器，防爆 IIC

2. 氧中氢分析仪（阳极氧气出口，最关键防爆仪表）

3. 氢气露点分析仪（干燥塔出口成品氢）

4. 氢气纯度分析仪（成品氢外送）

七、氢气泄漏检测传感器（厂房区域防爆预警）

1. 催化燃烧式氢气探测器（车间大范围监测）

   量程 0~100% LEL（爆炸下限），防爆 IIC T6，安装高度屋顶下方（氢气最轻上浮），报警阈值 20% LEL，联动排风、切断制氢机组

2. 电化学微量氢气传感器（机柜、阀组局部）

   0~1000ppm 高精度，微小泄漏提前预警，用于电解撬内部密闭空间

3. 布置点位：电解槽撬、分离器、干燥器、压缩机、氢气管路阀门、储氢区全覆盖

八、AEL 碱性 vs PEM 电解槽传感器核心差异对照表

九、通用选型避坑红线（采购必查）

1. 所有接触氢气的仪表，防爆证书必须标注Ex ia/Ex d IIC T6，IIB 绝对禁用

2. 氢气压力膜片必须带镀金阻隔层，≤3MPa 可用镀金 316L，5MPa 以上选镍基合金无油薄膜

3. 密封件：氢气工况统一 FFKM 全氟橡胶，禁止 NBR 丁腈橡胶短期渗漏、溶胀失效

4. 氧气侧所有仪表必须禁油脱脂，避免高压氧燃爆风险

5. 安全联锁测点（压差、氢中氧、氧中氢、超压、超温）必须双路冗余，二取二联锁停机

6. 碱性电解所有接触电解液部件禁止普通 316L 长期使用，优先哈氏合金

7. 湿氢出口仪表必须配套疏水缓冲装置，防止冷凝水浸泡传感膜片造成漂移损坏

十、运维与校准规范

1. 压力变送器：每年离线计量检定，联锁测点每 6 个月校准零点

2. 气体分析仪表（氢中氧 / 氧中氢）：每 3 个月标准气标定，电化学探头 2~3 年更换

3. 水质电导 / 电阻率电极：每月清洗，半年校准

4. 氢气泄漏探测器：每季度用标准氢气标气校验灵敏度

5. 碱性槽哈氏合金仪表：每年检查防腐层、探头腐蚀情况