L'elettroliticuidrogenul'unità di pruduzzione include un set cumpletu di elettrolisi di l'acquaidrogenuequipaggiamenti di pruduzzione, cù l'equipaggiamenti principali chì includenu:
1. Cellula elettrolitica
2. Dispositivu di separazione di gas è liquidu
3. Sistema di asciugatura è purificazione
4. A parte elettrica include: trasformatore, armadiu raddrizzatore, armadiu di cuntrollu PLC, armadiu di strumenti, armadiu di distribuzione, urdinatore superiore, ecc.
5. U sistema ausiliariu include principalmente: serbatoiu di soluzione alcalina, serbatoiu d'acqua di materia prima, pompa d'acqua di maquillaje, cilindru / barra di distribuzione d'azotu, ecc. / 6. U sistema ausiliariu generale di l'equipaggiu include: macchina d'acqua pura, torre di raffreddamentu, raffreddamentu, compressore d'aria, ecc.
raffreddatori d'idrogenu è d'ossigenu, è l'acqua hè raccolta da una trappula di goccia prima di esse mandata fora sottu u cuntrollu di u sistema di cuntrollu; L'elettrolitu passa peridrogenuè filtri alcalini d'ossigenu, raffreddatori alcalini d'idrogenu è d'ossigenu rispettivamente sottu l'azione di a pompa di circulazione, è poi torna à a cellula elettrolitica per ulteriore elettrolisi.
A pressione di u sistema hè regulata da u sistema di cuntrollu di a pressione è u sistema di cuntrollu di a pressione differenziale per risponde à i requisiti di i prucessi à valle è di u almacenamentu.
L'idrogenu pruduttu da l'elettrolisi di l'acqua hà i vantaghji di una alta purezza è di poche impurità. Di solitu, l'impurità in u gasu d'idrogenu pruduttu da l'elettrolisi di l'acqua sò solu ossigenu è acqua, senza altri cumpunenti (chì ponu evità l'avvelenamentu di certi catalizatori). Questu furnisce a cunvenienza per a pruduzzione di gasu d'idrogenu d'alta purezza, è u gasu purificatu pò risponde à i standard di i gasi industriali di qualità elettronica.
L'idrogenu pruduttu da l'unità di pruduzzione d'idrogenu passa per un serbatoiu tampone per stabilizà a pressione di travagliu di u sistema è rimuovere ulteriormente l'acqua libera da l'idrogenu.
Dopu esse entratu in u dispusitivu di purificazione di l'idrogenu, l'idrogenu pruduttu da l'elettrolisi di l'acqua hè ulteriormente purificatu, utilizendu i principii di a reazione catalitica è di l'adsorbimentu di u setacciu moleculare per eliminà l'ossigenu, l'acqua è altre impurità da l'idrogenu.
L'equipaggiu pò cunfigurà un sistema di regulazione automatica di a pruduzzione d'idrogenu secondu a situazione attuale. I cambiamenti in u caricu di gas pruvucaranu fluttuazioni in a pressione di u serbatu di almacenamiento d'idrogenu. U trasmettitore di pressione installatu nantu à u serbatu di almacenamiento emetterà un signale 4-20mA à u PLC per paragunà cù u valore impostu originale, è dopu a trasfurmazione inversa è u calculu PID, emetterà un signale 20-4mA à u cabinet di raddrizzatore per aghjustà a dimensione di a corrente d'elettrolisi, ottenendu cusì u scopu di a regulazione automatica di a pruduzzione d'idrogenu secondu i cambiamenti in u caricu d'idrogenu.
L'unica reazione in u prucessu di pruduzzione di l'idrogenu per elettrolisi di l'acqua hè l'acqua (H2O), chì deve esse furnita continuamente cù acqua cruda per mezu di una pompa di rifornimentu d'acqua. A pusizione di rifornimentu si trova nantu à u separatore di idrogenu o d'ossigenu. Inoltre, l'idrogenu è l'ossigenu devenu caccià una piccula quantità d'acqua quandu lascianu u sistema. L'equipaggiamenti cù un bassu cunsumu d'acqua ponu cunsumà 1L/Nm³ H2, mentre chì l'equipaggiamenti più grandi ponu riduce à 0,9L/Nm³ H2. U sistema rifornisce continuamente l'acqua cruda, ciò chì pò mantene a stabilità di u livellu è di a cuncentrazione di u liquidu alcalinu. Pò ancu rifornisce l'acqua chì hà reagitu in modu puntuale per mantene a cuncentrazione di a suluzione alcalina.
- Sistema di raddrizzatore di trasformatore
Stu sistema hè custituitu principalmente da dui dispusitivi, un trasformatore è un cabinet raddrizzatore. A so funzione principale hè di cunvertisce a putenza AC 10/35KV furnita da u pruprietariu frontale in a putenza DC necessaria da a cellula elettrolitica, è furnisce putenza DC à a cellula elettrolitica. Una parte di a putenza furnita hè aduprata per decompone direttamente e molecule d'acqua in idrogenu è ossigenu, è l'altra parte genera calore, chì hè realizatu da u raffreddatore alcalinu attraversu l'acqua di raffreddamentu.
A maiò parte di i trasformatori sò di tipu à oliu. S'elli sò piazzati in interni o in un cuntainer, si ponu aduprà trasformatori di tipu seccu. I trasformatori aduprati per l'equipaggiamenti di pruduzzione d'idrogenu d'acqua elettrolitica sò trasformatori speciali chì devenu esse abbinati secondu i dati di ogni cellula elettrolitica, dunque sò equipaggiamenti persunalizati.
Attualmente, u cabinet raddrizzatore u più cumunamente utilizatu hè u tipu à tiristori, chì hè sustinutu da i pruduttori di l'equipaggiamenti per via di u so longu tempu d'usu, l'alta stabilità è u prezzu bassu. Tuttavia, per via di a necessità di adattà l'equipaggiamenti à grande scala à l'energia rinnuvevule di front-end, l'efficienza di cunversione di i cabinet raddrizzatori à tiristori hè relativamente bassa. Attualmente, diversi pruduttori di cabinet raddrizzatori stanu pruvendu à aduttà novi cabinet raddrizzatori IGBT. IGBT hè digià assai cumunu in altre industrie cum'è l'energia eolica, è si crede chì i cabinet raddrizzatori IGBT averanu un sviluppu significativu in u futuru.
- Sistema di armariu di distribuzione
U cabinet di distribuzione hè principalmente utilizatu per furnisce energia à diversi cumpunenti cù motori in u sistema di separazione è purificazione di l'ossigenu di l'idrogenu daretu à l'equipaggiu di pruduzzione di l'idrogenu di l'acqua elettrolitica, cumpresi 400V o cumunamente chjamati equipaghji 380V. L'equipaggiu include a pompa di circulazione alcalina in u quadru di separazione di l'ossigenu di l'idrogenu è a pompa di l'acqua di maquillaje in u sistema ausiliariu; L'alimentazione per i fili di riscaldamentu in u sistema di asciugatura è purificazione, è ancu i sistemi ausiliarii richiesti per tuttu u sistema cum'è macchine d'acqua pura, refrigeratori, compressori d'aria, torri di raffreddamentu è compressori d'idrogenu back-end, macchine d'idrogenazione, ecc., include ancu l'alimentazione per l'illuminazione, u monitoraghju è altri sistemi di tutta a stazione.
- Cnantusistema l
U sistema di cuntrollu implementa u cuntrollu automaticu PLC. U PLC adotta generalmente Siemens 1200 o 1500, è hè dotatu di un schermu tattile d'interfaccia d'interazione omu-macchina. L'operazione è a visualizazione di i parametri di ogni sistema di l'equipaggiu, è ancu a visualizazione di a logica di cuntrollu, sò realizate nantu à u schermu tattile.
5. Sistema di circulazione di soluzioni alcaline
Stu sistema include principalmente i seguenti equipaghji principali:
Separatore d'ossigenu è idrogenu - Pompa di circulazione di soluzioni alcaline - Valvula - Filtru di soluzioni alcaline - Cellula elettrolitica
U prucessu principale hè u seguente: a suluzione alcalina mischiata cù l'idrogenu è l'ossigenu in u separatore di l'ossigenu di l'idrogenu hè separata da u separatore gas-liquidu è refluxata à a pompa di circulazione di a suluzione alcalina. U separatore di l'idrogenu è u separatore di l'ossigenu sò cunnessi quì, è a pompa di circulazione di a suluzione alcalina face circulà a suluzione alcalina refluxata à a valvula è u filtru di a suluzione alcalina à u fondu. Dopu chì u filtru hà filtratu e grande impurità, a suluzione alcalina hè circulata à l'internu di a cellula elettrolitica.
6. Sistema di l'idrogenu
L'idrogenu gassoso hè generatu da u latu di l'elettrodu catodicu è ghjunghje à u separatore inseme cù u sistema di circulazione di a suluzione alcalina. Dentru à u separatore, l'idrogenu gassoso hè relativamente ligeru è siparatu naturalmente da a suluzione alcalina, righjunghjendu a parte superiore di u separatore. Dopu, passa per e tubazioni per una ulteriore separazione, hè raffreddato da l'acqua di raffreddamentu è hè raccoltu da un raccoglitore di gocce per ottene una purezza di circa 99% prima di ghjunghje à u sistema di asciugatura è purificazione di u back-end.
Evacuazione: L'evacuazione di u gasu d'idrogenu hè aduprata principalmente durante i periodi di avviamentu è di spegnimentu, operazioni anormali, o quandu a purità ùn rispetta micca i standard, è ancu per a risoluzione di i prublemi.
7. Sistema d'ossigenu
A via di l'ossigenu hè simile à quella di l'idrogenu, eccettu chì hè realizata in separatori diversi.
Svuotamentu: Attualmente, a maiò parte di i prughjetti utilizanu u metudu di svuotamentu di l'ossigenu.
Utilizazione: U valore d'utilizazione di l'ossigenu hè significativu solu in prughjetti speciali, cum'è l'applicazioni chì ponu aduprà sia l'idrogenu sia l'ossigenu d'alta purità, cum'è i pruduttori di fibre ottiche. Ci sò ancu alcuni grandi prughjetti chì anu riservatu spaziu per l'utilizazione di l'ossigenu. I scenarii d'applicazione backend sò per a pruduzzione d'ossigenu liquidu dopu l'asciugatura è a purificazione, o per l'ossigenu medicale per mezu di sistemi di dispersione. Tuttavia, a precisione di questi scenarii d'utilizazione hà sempre bisognu di più cunferma.
8. Sistema di raffreddamentu di l'acqua
U prucessu d'elettrolisi di l'acqua hè una reazione endotermica, è u prucessu di pruduzzione d'idrogenu deve esse furnitu cù energia elettrica. Tuttavia, l'energia elettrica cunsumata in u prucessu d'elettrolisi di l'acqua supera l'assorbimentu teoricu di calore di a reazione d'elettrolisi di l'acqua. In altre parolle, una parte di l'elettricità aduprata in a cellula d'elettrolisi hè cunvertita in calore, chì hè principalmente adupratu per riscaldà u sistema di circulazione di a suluzione alcalina à l'iniziu, aumentendu a temperatura di a suluzione alcalina à l'intervallu di temperatura necessariu di 90 ± 5 ℃ per l'equipaggiu. Se a cellula d'elettrolisi cuntinueghja à funziunà dopu avè righjuntu a temperatura nominale, u calore generatu deve esse realizatu da l'acqua di raffreddamentu per mantene a temperatura nurmale di a zona di reazione d'elettrolisi. L'alta temperatura in a zona di reazione d'elettrolisi pò riduce u cunsumu d'energia, ma se a temperatura hè troppu alta, u diafragma di a camera d'elettrolisi serà dannighjatu, ciò chì serà ancu dannosu per u funziunamentu à longu andà di l'equipaggiu.
A temperatura ottima di funziunamentu per questu dispusitivu deve esse mantenuta à micca più di 95 ℃. Inoltre, l'idrogenu è l'ossigenu generati devenu ancu esse raffreddati è deumidificati, è u dispusitivu raddrizzatore à tiristori raffreddatu à acqua hè ancu dotatu di e tubazioni di raffreddamentu necessarie.
U corpu di a pompa di l'attrezzatura di grande dimensione richiede ancu a participazione di l'acqua di raffreddamentu.
- Sistema di riempimentu d'azotu è di spurgu d'azotu
Prima di debugging è di fà funziunà u dispusitivu, una prova di tenuta à l'azotu deve esse realizata nantu à u sistema. Prima di l'avviu nurmale, hè ancu necessariu purgà a fase gassosa di u sistema cù azotu per assicurà chì u gasu in u spaziu di a fase gassosa da i dui lati di l'idrogenu è di l'ossigenu sia luntanu da a gamma inflammabile è esplosiva.
Dopu chì l'equipaggiu hè statu spento, u sistema di cuntrollu mantene automaticamente a pressione è cunserva una certa quantità d'idrogenu è d'ossigenu in u sistema. Sè a pressione hè sempre presente durante l'avviu, ùn ci hè bisognu di fà una spurgazione. Tuttavia, sè a pressione hè cumpletamente alleviata, hè necessariu fà di novu una spurgazione cù azotu.
- Sistema di asciugatura (purificazione) di l'idrogenu (opzionale)
L'idrogenu gassoso preparatu da l'elettrolisi di l'acqua hè deumidificatu da un essiccatore parallelu, è infine purificatu da un filtru di tubu di nichel sinterizatu per ottene un idrogenu gassoso seccu. Sicondu i requisiti di l'utente per l'idrogenu di u pruduttu, u sistema pò aghjunghje un dispositivu di purificazione, chì usa a deossigenazione catalitica bimetallica di palladio platinu per a purificazione.
L'idrogenu pruduttu da l'unità di pruduzzione d'idrogenu per elettrolisi di l'acqua hè mandatu à l'unità di purificazione di l'idrogenu attraversu un serbatoiu tampone.
L'idrogenu gassoso passa prima per una torre di deossigenazione, è sottu l'azione di un catalizatore, l'ossigenu in l'idrogenu gassoso reagisce cù l'idrogenu gassoso per pruduce acqua.
Formula di reazione: 2H2+O2 2H2O.
Dopu, u gasu d'idrogenu passa per un condensatore d'idrogenu (chì raffredda u gasu per condensà u vapore acqueo in acqua, chì hè scaricata automaticamente fora di u sistema per mezu di un cullettore) è entra in a torre d'adsorbimentu.
Data di publicazione: 03 dicembre 2024
