Elektrolüütilinevesiniktootmisüksus sisaldab täielikku veeelektrolüüsi komplektivesiniktootmisseadmed, mille peamised seadmed hõlmavad järgmist:
1. Elektrolüütiline rakk
2. Gaasi-vedeliku eraldusseade
3. Kuivatamis- ja puhastussüsteem
4. Elektriosa sisaldab: trafot, alaldi kappi, PLC juhtimiskappi, instrumendikappi, jaotuskappi, ülemist arvutit jne.
5. Abisüsteem sisaldab peamiselt: leeliselise lahuse paaki, tooraine veepaaki, lisaveepumpa, lämmastikusilindrit/siinid jne. / 6. Seadme üldine abisüsteem sisaldab: puhta vee masinat, jahutustorni, jahutit, õhukompressorit jne.
vesiniku- ja hapnikujahutid ning vesi kogutakse tilgapüüdjaga enne, kui see juhtimissüsteemi juhtimise all välja saadetakse; Elektrolüüt läbibvesinikja hapniku-leelise filtrid, vesiniku- ja hapniku-leelise jahutid vastavalt tsirkulatsioonipumba toimel ning seejärel naaseb elektrolüüsikambrisse edasiseks elektrolüüsiks.
Süsteemi rõhku reguleeritakse rõhukontrollisüsteemi ja diferentsiaalrõhukontrollisüsteemi abil, et see vastaks allavoolu protsesside ja ladustamise nõuetele.
Vee elektrolüüsi teel toodetud vesinikul on eelised kõrge puhtusaste ja madal lisandite sisaldus. Tavaliselt on vee elektrolüüsi teel toodetud vesinikgaasi lisanditeks ainult hapnik ja vesi, ilma muude komponentideta (mis aitab vältida teatud katalüsaatorite mürgistumist). See muudab kõrge puhtusastmega vesinikgaasi tootmise mugavaks ja puhastatud gaas vastab elektroonikatööstusele esitatavate tööstusgaaside standarditele.
Vesinikutootmisseadme toodetud vesinik läbib puhverpaaki, et stabiliseerida süsteemi töörõhku ja eemaldada vesinikust veelgi vaba vett.
Pärast vesiniku puhastusseadmesse sisenemist puhastatakse vee elektrolüüsi teel toodetud vesinikku edasi, kasutades katalüütilise reaktsiooni ja molekulaarsõela adsorptsiooni põhimõtteid, et eemaldada vesinikust hapnik, vesi ja muud lisandid.
Seade suudab seadistada automaatse vesiniku tootmise reguleerimissüsteemi vastavalt tegelikule olukorrale. Gaasikoormuse muutused põhjustavad vesiniku mahuti rõhu kõikumisi. Mahutisse paigaldatud rõhuandur väljastab PLC-le 4–20 mA signaali, mida saab võrrelda algse seatud väärtusega, ning pärast pöördteisendust ja PID-arvutust väljastab see alaldi kapile 20–4 mA signaali, et reguleerida elektrolüüsivoolu suurust, saavutades seeläbi vesiniku tootmise automaatse reguleerimise eesmärgi vastavalt vesinikukoormuse muutustele.
Vesiniku tootmisel vee elektrolüüsi teel on ainus reaktsioon vesi (H2O), mida tuleb pidevalt toorveega varustada vee täiendamise pumba abil. Täiendusasend asub vesiniku- või hapnikueraldajal. Lisaks peavad vesinik ja hapnik süsteemist lahkudes ära võtma väikese koguse vett. Madala veetarbimisega seadmed võivad tarbida 1 l/Nm³ H2, samas kui suuremad seadmed võivad seda vähendada 0,9 l/Nm³ H2-ni. Süsteem täiendab pidevalt toorvett, mis suudab säilitada aluselise vedeliku taseme ja kontsentratsiooni stabiilsuse. Samuti saab see reageerinud vett õigeaegselt täiendada, et säilitada aluselise lahuse kontsentratsioon.
- Trafo alaldi süsteem
See süsteem koosneb peamiselt kahest seadmest: trafost ja alaldi kapist. Selle peamine ülesanne on teisendada esiotsa omaniku poolt pakutav 10/35KV vahelduvvool elektrolüüsielemendi jaoks vajalikuks alalisvooluks ja varustada elektrolüüsielementi alalisvooluga. Osa tarnitud energiast kasutatakse veemolekulide otseseks lagundamiseks vesinikuks ja hapnikuks ning teine osa tekitab soojust, mida leeliseline jahuti jahutab vee kaudu.
Enamik trafosid on õlitüüpi. Siseruumides või konteineris saab kasutada kuiva tüüpi trafosid. Elektrolüütilise vee vesiniku tootmise seadmetes kasutatavad trafod on spetsiaalsed trafod, mis tuleb iga elektrolüüsielemendi andmetele vastavaks kohandada, seega on need kohandatud seadmed.
Praegu on kõige sagedamini kasutatav alaldi kapis türistortüüpi, mida seadmetootjad toetavad selle pika kasutusea, kõrge stabiilsuse ja madala hinna tõttu. Kuna aga on vaja kohandada suuremahulisi seadmeid taastuvenergia esiotsa tootmiseks, on türistor-alaldi kappide muundamise efektiivsus suhteliselt madal. Praegu püüavad mitmed alaldi kappide tootjad kasutusele võtta uusi IGBT-alaldi kappe. IGBT on juba väga levinud teistes tööstusharudes, näiteks tuuleenergias, ja arvatakse, et IGBT-alaldi kapid arenevad tulevikus märkimisväärselt.
- Jaotuskappide süsteem
Jaotuskappi kasutatakse peamiselt elektrolüütilise vee vesiniku tootmisseadmete taga oleva vesiniku hapniku eraldus- ja puhastussüsteemi mootoritega erinevate komponentide toiteks, sealhulgas 400 V või tavaliselt 380 V seadmete jaoks. Seadmete hulka kuuluvad vesiniku hapniku eraldusraamistikus olev leelise tsirkulatsioonipump ja abisüsteemis olev täiendusveepump; Kuivatus- ja puhastussüsteemi küttejuhtmete toiteallikas, samuti kogu süsteemi jaoks vajalikud abisüsteemid, nagu puhta vee masinad, jahutid, õhukompressorid, jahutustornid ja tagumised vesinikukompressorid, hüdrogeenimismasinad jne, hõlmavad ka kogu jaama valgustus-, seire- ja muude süsteemide toiteallikat.
- Control-süsteem
Juhtimissüsteem rakendab PLC automaatset juhtimist. PLC kasutab tavaliselt Siemens 1200 või 1500 ja on varustatud inimese ja masina interaktsiooniliidese puutetundliku ekraaniga. Seadme iga süsteemi töö ja parameetrite kuvamine, samuti juhtimisloogika kuvamine toimub puutetundlikul ekraanil.
5. Leeliselise lahuse tsirkulatsioonisüsteem
See süsteem sisaldab peamiselt järgmisi põhiseadmeid:
Vesinik-hapniku eraldaja – Leeliselise lahuse tsirkulatsioonipump – Ventiil – Leeliselise lahuse filter – Elektrolüüselement
Põhiprotsess on järgmine: vesiniku-hapniku separaatoris vesiniku ja hapnikuga segatud leeliseline lahus eraldatakse gaasi-vedeliku separaatori abil ja juhitakse tagasijooksul leeliselise lahuse tsirkulatsioonipumba juurde. Siin on ühendatud vesinikuseparaator ja hapnikuseparaator ning leeliselise lahuse tsirkulatsioonipump tsirkuleerib tagasijooksul oleva leeliselise lahuse ventiili ja leeliselise lahuse filtrisse tagumises otsas. Pärast seda, kui filter on suured lisandid välja filtreerinud, tsirkuleeritakse leeliseline lahus elektrolüüsikambrisse.
6.Vesinikusüsteem
Vesinikgaas tekib katoodelektroodi poolelt ja jõuab koos aluselise lahuse tsirkulatsioonisüsteemiga separaatorisse. Separaatori sees on vesinikgaas suhteliselt kerge ja eraldub looduslikult aluselisest lahusest, jõudes separaatori ülemisse ossa. Seejärel läbib see torujuhtmeid edasiseks eraldamiseks, jahutatakse jahutusveega ja kogutakse tilgapüüdjaga, et saavutada umbes 99% puhtus enne tagumisse kuivatus- ja puhastussüsteemi jõudmist.
Evakueerimine: Vesinikgaasi evakueerimist kasutatakse peamiselt käivitamise ja seiskamise ajal, ebanormaalsete toimingute korral või kui puhtus ei vasta standarditele, samuti tõrkeotsinguks.
7. Hapnikusüsteem
Hapniku teekond on sarnane vesiniku omaga, välja arvatud see, et see toimub erinevates separaatorites.
Tühjendamine: Praegu kasutab enamik projekte hapniku tühjendamise meetodit.
Kasutusala: Hapniku kasutusväärtus on oluline ainult eriprojektides, näiteks rakendustes, mis saavad kasutada nii vesinikku kui ka kõrge puhtusastmega hapnikku, näiteks fiiberoptika tootjad. Samuti on mõned suured projektid, mis on reserveerinud ruumi hapniku kasutamiseks. Tagaotsa rakendusstsenaariumid on vedela hapniku tootmiseks pärast kuivatamist ja puhastamist või meditsiinilise hapniku tootmiseks dispersioonsüsteemide kaudu. Nende kasutusstsenaariumide täpsus vajab aga veel täiendavat kinnitamist.
8. Jahutusveesüsteem
Vee elektrolüüsiprotsess on endotermiline reaktsioon ja vesiniku tootmiseks on vaja elektrienergiat. Vee elektrolüüsiprotsessis tarbitav elektrienergia ületab aga vee elektrolüüsireaktsiooni teoreetilise soojusneeldumise. Teisisõnu, osa elektrolüüsikambris kasutatavast elektrist muundatakse soojuseks, mida kasutatakse peamiselt leeliselise lahuse tsirkulatsioonisüsteemi soojendamiseks alguses, tõstes leeliselise lahuse temperatuuri seadme jaoks vajaliku temperatuurivahemikuni 90 ± 5 ℃. Kui elektrolüüsikamber jätkab tööd pärast nimitemperatuuri saavutamist, tuleb tekkiv soojus elektrolüüsi reaktsioonitsooni normaalse temperatuuri säilitamiseks jahutada vett. Elektrolüüsi reaktsioonitsooni kõrge temperatuur võib vähendada energiatarbimist, kuid liiga kõrge temperatuur kahjustab elektrolüüsikambri membraani, mis kahjustab ka seadme pikaajalist tööd.
Selle seadme optimaalne töötemperatuur ei tohi ületada 95 ℃. Lisaks tuleb tekitatud vesinikku ja hapnikku jahutada ja kuivatada ning vesijahutusega türistori alaldi on varustatud ka vajalike jahutustorustikega.
Suurte seadmete pumba korpus nõuab ka jahutusvee osalemist.
- Lämmastiku täitmise ja lämmastiku puhastamise süsteem
Enne seadme silumist ja kasutamist tuleks süsteemil teha lämmastikutiheduse test. Enne tavapärast käivitamist tuleb süsteemi gaasifaas lämmastikuga läbi puhastada, et tagada gaasi olemasolu gaasifaasiruumis vesiniku ja hapniku mõlemal küljel eemal süttimis- ja plahvatusohtlikust piirkonnast.
Pärast seadme seiskamist hoiab juhtimissüsteem automaatselt rõhku ja teatud koguse vesinikku ja hapnikku süsteemis. Kui käivitamise ajal on rõhk endiselt olemas, pole puhastustoimingut vaja teha. Kui rõhk on aga täielikult vabastatud, tuleb lämmastikuga puhastus uuesti teha.
- Vesinikkuivatus- (puhastus-) süsteem (valikuline)
Vee elektrolüüsil saadud vesinikgaas kuivatatakse paralleelkuivatiga ja lõpuks puhastatakse paagutatud nikkeltorufiltriga, et saada kuiv vesinikgaas. Kasutaja vajaduste kohaselt võib süsteemi lisada puhastusseadme, mis puhastamiseks kasutab pallaadium-plaatina bimetallilist katalüütilist deoksügenatsiooni.
Vee elektrolüüsi vesiniku tootmisseadmes toodetud vesinik suunatakse puhverpaagi kaudu vesiniku puhastusseadmesse.
Vesinikgaas läbib esmalt deoksüdatsioonitorni ja katalüsaatori toimel reageerib vesinikgaasis olev hapnik vesinikgaasiga, moodustades vett.
Reaktsioonivalem: 2H2+O2 2H2O.
Seejärel läbib vesinikgaas vesinikkondensaatori (mis jahutab gaasi, kondenseerides veeauru veeks, mis juhitakse automaatselt süsteemist läbi kollektori) ja siseneb adsorptsioonitorni.
Postituse aeg: 03. dets 2024
