ElektrolitičkivodonikProizvodna jedinica uključuje kompletan set za elektrolizu vodevodonikproizvodna oprema, a glavna oprema uključuje:
1. Elektrolitička ćelija
2. Uređaj za odvajanje gasa i tečnosti
3. Sistem za sušenje i prečišćavanje
4. Električni dio uključuje: transformator, ormar za ispravljače, PLC upravljački ormar, ormar za instrumente, razvodni ormar, gornji računar itd.
5. Pomoćni sistem uglavnom uključuje: rezervoar za alkalnu otopinu, rezervoar za sirovinu, pumpu za nadopunu vode, bocu/sabirnicu dušika itd./ 6. Ukupni pomoćni sistem opreme uključuje: mašinu za čistu vodu, rashladni toranj, hladnjak, kompresor zraka itd.
hladnjaci vodonika i kiseonika, a voda se sakuplja pomoću hvatača kapanja prije nego što se pošalje van pod kontrolom kontrolnog sistema; elektrolit prolazi krozvodoniki filtere za kisik i alkalije, hladnjake za vodik i kisik i alkalije, respektivno, pod djelovanjem cirkulacijske pumpe, a zatim se vraća u elektrolitičku ćeliju za daljnju elektrolizu.
Pritisak u sistemu reguliše sistem za regulaciju pritiska i sistem za regulaciju diferencijalnog pritiska kako bi se zadovoljili zahtjevi nizvodnih procesa i skladištenja.
Vodik proizveden elektrolizom vode ima prednosti visoke čistoće i niskog sadržaja nečistoća. Obično su nečistoće u vodikovom plinu proizvedenom elektrolizom vode samo kisik i voda, bez drugih komponenti (što može izbjeći trovanje određenih katalizatora). To pruža pogodnost za proizvodnju vodikovog plina visoke čistoće, a pročišćeni plin može zadovoljiti standarde industrijskih plinova za elektroniku.
Vodonik koji proizvodi jedinica za proizvodnju vodonika prolazi kroz međuspremnik kako bi se stabilizovao radni pritisak sistema i dodatno uklonila slobodna voda iz vodonika.
Nakon ulaska u uređaj za prečišćavanje vodonika, vodonik proizveden elektrolizom vode se dalje prečišćava, koristeći principe katalitičke reakcije i adsorpcije molekularnim sitom kako bi se uklonili kiseonik, voda i druge nečistoće iz vodonika.
Oprema može postaviti automatski sistem za podešavanje proizvodnje vodika u skladu sa stvarnom situacijom. Promjene u opterećenju plinom uzrokovat će fluktuacije pritiska u rezervoaru za skladištenje vodika. Predajnik pritiska instaliran na rezervoaru za skladištenje će slati signal od 4-20mA PLC-u radi poređenja sa originalno postavljenom vrijednošću, a nakon inverzne transformacije i PID proračuna, slati signal od 20-4mA ispravljačkom ormaru radi podešavanja veličine struje elektrolize, čime se postiže cilj automatskog podešavanja proizvodnje vodika u skladu sa promjenama u opterećenju vodikom.
Jedina reakcija u procesu proizvodnje vodika elektrolizom vode je voda (H2O), koju je potrebno kontinuirano dovoditi sa sirovom vodom putem pumpe za dopunjavanje vode. Položaj za dopunjavanje nalazi se na separatoru vodika ili kisika. Osim toga, vodik i kisik trebaju odnijeti malu količinu vode kada napuštaju sistem. Oprema sa malom potrošnjom vode može potrošiti 1L/Nm³ H2, dok veća oprema može smanjiti potrošnju na 0,9L/Nm³ H2. Sistem kontinuirano dopunjuje sirovu vodu, što može održavati stabilnost nivoa i koncentracije alkalne tekućine. Također može pravovremeno dopunjavati reagirajuću vodu kako bi se održala koncentracija alkalne otopine.
- Sistem ispravljača transformatora
Ovaj sistem se uglavnom sastoji od dva uređaja, transformatora i ispravljačkog ormara. Njegova glavna funkcija je pretvaranje naizmjenične struje od 10/35KV koju obezbjeđuje vlasnik prednjeg dijela u istosmjernu struju potrebnu za elektrolitičku ćeliju i dovođenje istosmjerne struje u elektrolitičku ćeliju. Dio isporučene energije se koristi za direktno razlaganje molekula vode na vodonik i kiseonik, a drugi dio generira toplotu, koju alkalni hladnjak prenosi putem rashladne vode.
Većina transformatora je uljnog tipa. Ako se postavljaju u zatvorenom prostoru ili unutar kontejnera, mogu se koristiti transformatori suhog tipa. Transformatori koji se koriste za opremu za proizvodnju elektrolitičkog vodika su specijalni transformatori koji se moraju uskladiti prema podacima svake elektrolitičke ćelije, tako da su to prilagođena oprema.
Trenutno se najčešće koristi tiristorski tip ispravljačkog ormara, koji proizvođači opreme podržavaju zbog dugog vijeka trajanja, visoke stabilnosti i niske cijene. Međutim, zbog potrebe za prilagođavanjem velike opreme obnovljivim izvorima energije, efikasnost konverzije tiristorskih ispravljačkih ormara je relativno niska. Trenutno, različiti proizvođači ispravljačkih ormara nastoje usvojiti nove IGBT ispravljačke ormare. IGBT je već vrlo uobičajen u drugim industrijama, kao što je energija vjetra, i vjeruje se da će IGBT ispravljački ormari doživjeti značajan razvoj u budućnosti.
- Sistem razvodnih ormara
Razvodni ormar se uglavnom koristi za napajanje različitih komponenti sa motorima u sistemu za odvajanje i prečišćavanje vodonika i kiseonika iza opreme za proizvodnju elektrolitičke vode iz vodonika, uključujući opremu od 400 V ili obično nazvanu 380 V. Oprema uključuje pumpu za cirkulaciju alkalija u okviru za odvajanje vodonika i kiseonika i pumpu za dopunsku vodu u pomoćnom sistemu; napajanje za grijaće žice u sistemu za sušenje i prečišćavanje, kao i pomoćne sisteme potrebne za cijeli sistem, kao što su mašine za čistu vodu, čileri, vazdušni kompresori, rashladni tornjevi i pozadinski vodonični kompresori, mašine za hidrogenaciju itd., također uključuje napajanje za rasvjetu, nadzor i druge sisteme cijele stanice.
- Cuvodl sistem
Kontrolni sistem implementira PLC automatsku kontrolu. PLC obično koristi Siemens 1200 ili 1500 i opremljen je ekranom osjetljivim na dodir za interakciju čovjeka i mašine. Rad i prikaz parametara svakog sistema opreme, kao i prikaz kontrolne logike, realizuju se na ekranu osjetljivom na dodir.
5. Sistem za cirkulaciju alkalnog rastvora
Ovaj sistem uglavnom uključuje sljedeću glavnu opremu:
Separator vodika i kisika – Cirkulaciona pumpa za alkalni rastvor – Ventil – Filter za alkalni rastvor – Elektrolitička ćelija
Glavni proces je sljedeći: alkalni rastvor pomiješan sa vodonikom i kiseonikom u separatoru vodonika i kiseonika se odvaja separatorom gas-tečnost i refluksuje do pumpe za cirkulaciju alkalnog rastvora. Separator vodonika i separator kiseonika su ovdje povezani, a pumpa za cirkulaciju alkalnog rastvora cirkuliše refluksirani alkalni rastvor do ventila i filtera alkalnog rastvora na zadnjem kraju. Nakon što filter filtrira velike nečistoće, alkalni rastvor cirkuliše u unutrašnjost elektrolitičke ćelije.
6. Sistem vodonika
Vodonik se generira sa strane katodne elektrode i zajedno sa sistemom za cirkulaciju alkalnog rastvora dospijeva u separator. Unutar separatora, vodonik je relativno lagan i prirodno se odvaja od alkalnog rastvora, dospijevajući do gornjeg dijela separatora. Zatim prolazi kroz cjevovode za daljnje odvajanje, hladi se rashladnom vodom i sakuplja se pomoću hvatača kapanja kako bi se postigla čistoća od oko 99% prije nego što stigne do sistema za sušenje i prečišćavanje.
Evakuacija: Evakuacija vodonikovog gasa se uglavnom koristi tokom perioda pokretanja i gašenja, abnormalnog rada ili kada čistoća ne zadovoljava standarde, kao i za rješavanje problema.
7. Sistem za kisik
Put kisika je sličan putu vodika, osim što se odvija u različitim separatorima.
Pražnjenje: Trenutno većina projekata koristi metodu pražnjenja kisika.
Iskorištenost: Vrijednost iskorištenosti kisika ima smisla samo u posebnim projektima, kao što su primjene koje mogu koristiti i vodik i kisik visoke čistoće, poput proizvođača optičkih vlakana. Postoje i neki veliki projekti koji su rezervirali prostor za iskorištenje kisika. Scenariji pozadinske primjene odnose se na proizvodnju tekućeg kisika nakon sušenja i prečišćavanja ili na medicinski kisik putem disperzijskih sistema. Međutim, preciznost ovih scenarija iskorištenja još uvijek zahtijeva daljnju potvrdu.
8. Sistem za hlađenje vodom
Proces elektrolize vode je endotermna reakcija, a proces proizvodnje vodika mora se snabdijevati električnom energijom. Međutim, električna energija potrošena u procesu elektrolize vode premašuje teorijsku apsorpciju toplote reakcije elektrolize vode. Drugim riječima, dio električne energije korištene u elektrolitskoj ćeliji pretvara se u toplotu, koja se uglavnom koristi za zagrijavanje sistema cirkulacije alkalnog rastvora na početku, podižući temperaturu alkalnog rastvora na potreban temperaturni raspon od 90 ± 5 ℃ za opremu. Ako elektrolitska ćelija nastavi raditi nakon dostizanja nazivne temperature, generirana toplota mora se odvoditi hlađenjem vode kako bi se održala normalna temperatura zone reakcije elektrolize. Visoka temperatura u zoni reakcije elektrolize može smanjiti potrošnju energije, ali ako je temperatura previsoka, dijafragma elektrolitske komore će se oštetiti, što će također biti štetno za dugoročni rad opreme.
Optimalna radna temperatura za ovaj uređaj mora se održavati na najviše 95 ℃. Osim toga, generirani vodik i kisik također je potrebno hladiti i odvlaživati, a vodom hlađeni tiristorski ispravljački uređaj je također opremljen potrebnim cjevovodima za hlađenje.
Tijelo pumpe velike opreme također zahtijeva učešće rashladne vode.
- Sistem za punjenje i čišćenje dušikom
Prije otklanjanja grešaka i rada uređaja, potrebno je provesti test nepropusnosti sistema dušikom. Prije normalnog pokretanja, također je potrebno pročistiti plinsku fazu sistema dušikom kako bi se osiguralo da je plin u prostoru plinske faze s obje strane vodika i kisika daleko od zapaljivog i eksplozivnog područja.
Nakon što se oprema isključi, kontrolni sistem će automatski održavati pritisak i zadržati određenu količinu vodonika i kiseonika unutar sistema. Ako je pritisak i dalje prisutan tokom pokretanja, nema potrebe za čišćenjem. Međutim, ako se pritisak potpuno smanji, potrebno je ponovo izvršiti čišćenje azotom.
- Sistem za sušenje (prečišćavanje) vodonika (opciono)
Vodonik pripremljen elektrolizom vode se dehumidifikuje paralelnim sušačem, a na kraju pročišćava sinterovanim nikl cjevastim filterom kako bi se dobio suhi vodonik. U skladu sa zahtjevima korisnika za proizvedeni vodonik, sistem može dodati uređaj za prečišćavanje koji koristi paladijum-platina bimetalnu katalitičku deoksigenaciju za prečišćavanje.
Vodonik proizveden u jedinici za proizvodnju vodonika elektrolizom vode šalje se u jedinicu za prečišćavanje vodonika kroz međuspremnik.
Vodonik prvo prolazi kroz toranj za deoksigenaciju, a pod djelovanjem katalizatora, kisik u vodoniku reagira s vodonikom i nastaje voda.
Reakcijska formula: 2H2+O2 2H2O.
Zatim, vodonik prolazi kroz kondenzator vodonika (koji hladi gas kako bi kondenzovao vodenu paru u vodu, koja se automatski ispušta izvan sistema kroz kolektor) i ulazi u adsorpcioni toranj.
Vrijeme objave: 03.12.2024.
