Az elektrolízis hidrogéntermelő egység komplett vízelektrolízis hidrogéntermelő berendezést tartalmaz. A fő berendezések a következők:
1. Elektrolizáló
2. Gáz-folyadék elválasztó berendezés
3. Szárító és tisztító rendszer
4. Az elektromos rész magában foglalja: transzformátort, egyenirányító szekrényt, PLC programvezérlő szekrényt, műszerszekrényt, áramelosztó szekrényt, gazdagépet stb.
5. A segédrendszer főként a következőket tartalmazza: lúgos tartály, nyersanyag víztartály, vízellátó szivattyú, nitrogén palack/gyűjtősín stb.
6. A berendezés teljes segédrendszere magában foglalja: tisztavíz-gépet, hűtővíz-tornyot, hűtőt, légkompresszort stb.
Az elektrolitikus hidrogéntermelő egységben a víz egyenáram hatására egy rész hidrogénre és egy rész oxigénre bomlik az elektrolizátorban. A keletkezett hidrogén és oxigén az elektrolittal együtt a gáz-folyadék szeparátorba kerül szétválasztásra. A hidrogént és az oxigént a hidrogén- és oxigénhűtők lehűtik, a cseppfogó felfogja és eltávolítja a vizet, majd a vezérlőrendszer vezérlése alatt kivezeti; az elektrolit a keringtető szivattyú hatására áthalad a hidrogén-, oxigén-alkáli szűrőn, hidrogén-, oxigén-alkáli szűrőn stb., majd visszatér az elektrolizátorba az elektrolízis folytatásához.
A rendszer nyomását a nyomásszabályozó rendszer és a nyomáskülönbség-szabályozó rendszer segítségével állítják be, hogy megfeleljenek a későbbi folyamatok és a tárolás követelményeinek.
A vízelektrolízissel előállított hidrogén előnyei a nagy tisztaság és a kevés szennyeződés. A vízelektrolízissel előállított hidrogén szennyeződései általában csak oxigén és víz, más komponensek nélkül (amivel elkerülhető egyes katalizátorok mérgezése), ami kényelmessé teszi a nagy tisztaságú hidrogén előállítását. Tisztítás után a keletkezett gáz elérheti az elektronikai minőségű ipari gáz mutatóit.
A hidrogéntermelő berendezés által előállított hidrogén egy puffertartályon halad át, hogy stabilizálja a rendszer üzemi nyomását és tovább eltávolítsa a hidrogénben lévő szabad vizet.
Miután a hidrogén bejutott a hidrogéntisztító berendezésbe, a víz elektrolízisével előállított hidrogént tovább tisztítják, és a hidrogénben lévő oxigént, vizet és egyéb szennyeződéseket katalitikus reakció és molekulaszűrő adszorpció elvei alapján eltávolítják.
A berendezés képes automatikus hidrogéntermelés-szabályozó rendszert beállítani a tényleges helyzetnek megfelelően. A gázterhelés változásai ingadozást okoznak a hidrogéntároló tartály nyomásában. A tároló tartályra szerelt nyomástávadó 4-20 mA-es jelet ad ki, és elküldi a PLC-nek. Az eredetileg beállított érték összehasonlítása, az inverz transzformáció és a PID-számítás elvégzése után egy 20~4 mA-es jelet küld az egyenirányító szekrénybe az elektrolízisáram nagyságának beállítása érdekében, ezáltal elérve a hidrogéntermelés automatikus beállítását a hidrogénterhelés változásai szerint.
Az alkáli vizes elektrolízises hidrogéntermelő berendezések főként a következő rendszereket foglalják magukban:
(1) Nyersanyag-vízrendszer
A vízelektrolízis hidrogéntermelési folyamatában csak víz (H2O) reagál, amelyet folyamatosan nyersvízzel kell utántölteni egy vízutántöltő szivattyú segítségével. A vízutántöltő pozíció a hidrogén- vagy oxigénleválasztón található. Ezenkívül kis mennyiségű hidrogént és oxigént kell elvenni a rendszerből való távozáskor. nedvességtartalom. A kis berendezések vízfogyasztása 1 l/Nm³H2, a nagy berendezéseké pedig 0,9 l/Nm³H2-re csökkenthető. A rendszer folyamatosan utántölti a nyersvizet. A vízutántöltéssel fenntartható a lúgos folyadékszint és az lúgkoncentráció stabilitása, és a reakcióoldat idővel utántölthető. vízzel a lúg koncentrációjának fenntartása érdekében.
2) Transzformátor egyenirányító rendszer
Ez a rendszer főként két eszközből áll: egy transzformátorból és egy egyenirányító szekrényből. Fő funkciója, hogy a front-end tulajdonos által biztosított 10/35KV-os váltakozó áramot az elektrolizátor által igényelt egyenárammá alakítsa, és egyenárammal lássa el az elektrolizátort. A betáplált energia egy részét közvetlenül a víz lebontására használják fel. A molekulák hidrogén és oxigén, a másik része pedig hőt termel, amelyet a lúghűtő a hűtővízen keresztül vesz el.
A transzformátorok többsége olajüzemű. Beltéri vagy tartályba helyezve száraz típusú transzformátorok is használhatók. Az elektrolitikus vízben hidrogént előállító berendezésekben használt transzformátorok speciális transzformátorok, és az egyes elektrolizátorok adataihoz kell illeszteni őket, tehát egyedi berendezéseknek minősülnek.
(3) áramelosztó szekrényrendszer
Az áramelosztó szekrényt elsősorban 400 V-os, vagy közismert nevén 380 V-os berendezések ellátására használják a hidrogén- és oxigénelválasztó és -tisztító rendszerek motoros komponenseihez az elektrolitikus víz hidrogéntermelő berendezések mögött. A berendezés magában foglalja az alkáli keringtetést a hidrogén- és oxigénelválasztó keretrendszerben. Szivattyúkat, vízutántöltő szivattyúkat a segédrendszerekben; fűtőszálakat a szárító- és tisztítórendszerekben, valamint a teljes rendszer által megkövetelt segédrendszereket, mint például a tisztavíz-gépek, hűtők, légkompresszorok, hűtőtornyok és a hátsó hidrogénkompresszorok, hidrogénező gépek és egyéb berendezések. Az áramellátás magában foglalja a teljes állomás világításának, felügyeletének és egyéb rendszereinek áramellátását is.
(4) vezérlőrendszer
A vezérlőrendszer PLC automatikus vezérlést valósít meg. A PLC általában Siemens 1200 vagy 1500 típusú chipet használ. Ember-számítógép interakciós felülettel rendelkezik, amelyen keresztül a berendezés minden egyes rendszerének működése és paraméterei, valamint a vezérlőlogika is megjeleníthető.
5) Lúgos keringési rendszer
Ez a rendszer főként a következő fő berendezéseket tartalmazza:
Hidrogén- és oxigénleválasztó - lúgkeringető szivattyú - szelep - lúgszűrő - elektrolizátor
A fő folyamat a következő: a hidrogén-oxigén szeparátorban a hidrogénnel és oxigénnel kevert lúgos folyadékot a gáz-folyadék szeparátor szétválasztja, majd visszaáramlik a lúgos folyadék keringető szivattyújába. Itt a hidrogénszeparátor és az oxigénszeparátor össze van kötve, és a lúgos folyadék keringető szivattyúja refluxál. A lúgos folyadék a hátsó végén található szelephez és lúgos folyadékszűrőhöz kering. Miután a szűrő kiszűrte a nagyobb szennyeződéseket, a lúgos folyadék az elektrolizátor belsejébe kering.
(6) Hidrogénrendszer
A hidrogén a katódelektróda oldalán keletkezik, és az alkáli folyadékkeringető rendszerrel együtt eléri a szeparátort. A szeparátorban, mivel maga a hidrogén viszonylag könnyű, természetes módon elválik az alkáli folyadéktól, eléri a szeparátor felső részét, majd áthalad a csővezetéken további elválasztásra és hűtésre. A vízhűtés után a cseppfogó felfogja a cseppeket, és körülbelül 99%-os tisztaságot ér el, amely a hátsó szárító és tisztító rendszerbe jut.
Evakuálás: A hidrogén evakuálását főként indítás és leállítás során, rendellenes működés vagy tisztasági hiba, valamint hiba esetén használják evakuálásra.
(7) Oxigénrendszer
Az oxigén útja hasonló a hidrogénéhez, de egy másik szeparátorban.
Evakuálás: Jelenleg az oxigénprojektek nagy részét evakuálással kezelik.
Felhasználás: Az oxigén felhasználási értéke csak speciális projektekben jelentős, például bizonyos olyan alkalmazási forgatókönyvekben, amelyek hidrogént és nagy tisztaságú oxigént is használhatnak, például az optikai szálak gyártóinál. Vannak olyan nagyszabású projektek is, amelyek helyet foglaltak el az oxigén felhasználására. A háttér-alkalmazási forgatókönyvek a folyékony oxigén előállítása szárítás és tisztítás után, vagy az orvosi oxigén diszperziós rendszeren keresztüli felhasználása. Ezen felhasználási forgatókönyvek finomítása azonban még nem került meghatározásra. További megerősítésre van szükség.
(8) hűtővízrendszer
A víz elektrolízise egy endoterm reakció. A hidrogéntermeléshez elektromos energiára van szükség. A víz elektrolízise során felhasznált elektromos energia azonban meghaladja a víz elektrolízis reakciójának elméleti hőelnyelését. Ez azt jelenti, hogy az elektrolizátor által felhasznált elektromos energia egy része hővé alakul. Ezt a hőt elsősorban az alkáli keringtető rendszer melegítésére használják fel a folyamat elején, hogy az alkáli oldat hőmérséklete elérje a berendezés által megkövetelt 90±5°C hőmérsékleti tartományt. Ha az elektrolizátor a névleges hőmérséklet elérése után is működik, a keletkezett hőt fel kell használni. Hűtővizet kell kivezetni az elektrolízis reakciózóna normál hőmérsékletének fenntartása érdekében. Az elektrolízis reakciózónában uralkodó magas hőmérséklet csökkentheti az energiafogyasztást, de ha a hőmérséklet túl magas, az elektrolízis kamra membránja tönkremegy, ami szintén káros a berendezés hosszú távú működésére.
Ennél a készüléknél az üzemi hőmérsékletet legfeljebb 95°C-on kell tartani. Ezenkívül a keletkezett hidrogént és oxigént is le kell hűteni és páramentesíteni kell, és a vízhűtéses szilíciumvezérelt egyenirányító készülék a szükséges hűtővezetékekkel is fel van szerelve.
A nagy berendezések szivattyúháza hűtővíz részvételét is igényli.
(9) Nitrogén töltő és nitrogén tisztító rendszer
A készülék hibakeresése és üzemeltetése előtt a rendszert nitrogénnel kell feltölteni a légtömörség ellenőrzéséhez. A normál indítás előtt a rendszer gázfázisát is nitrogénnel kell átfúvatni, hogy a hidrogén és az oxigén mindkét oldalán lévő gázfázisú térben lévő gáz ne legyen gyúlékony és robbanásveszélyes tartományon belül.
A berendezés leállítása után a vezérlőrendszer automatikusan fenntartja a nyomást, és bizonyos mennyiségű hidrogént és oxigént tart vissza a rendszerben. Ha a berendezés bekapcsolásakor továbbra is fennáll a nyomás, nincs szükség tisztításra. Ha azonban a nyomás teljesen megszűnik, akkor újra kell tisztítani. Nitrogénes tisztítási művelet.
(10) Hidrogénes szárító (tisztító) rendszer (opcionális)
A víz elektrolízisével előállított hidrogént egy párhuzamos szárítóval páramentesítik, majd végül egy szinterezett nikkel csőszűrőn portalanítják, így száraz hidrogént kapnak. (A felhasználó hidrogénnel szembeni igényei szerint a rendszerhez tisztítóberendezés is tartozhat, és a tisztítás palládium-platina bimetál katalitikus deoxidációt alkalmaz).
A vízelektrolízises hidrogéntermelő berendezés által termelt hidrogén a puffertartályon keresztül a hidrogéntisztító berendezésbe kerül.
A hidrogén először áthalad az oxigéneltávolító tornyon. A katalizátor hatására a hidrogénben lévő oxigén reakcióba lép a hidrogénnel, vizet termelve.
Reakcióképlet: 2H2+O2 2H2O.
Ezután a hidrogén áthalad a hidrogénkondenzátoron (amely lehűti a gázt, hogy a gázban lévő vízgőz kondenzálódjon, így víz keletkezik, és a kondenzált víz automatikusan kiürül a rendszerből a folyadékgyűjtőn keresztül), és belép az adszorpciós toronyba.
Közzététel ideje: 2024. május 14.
