Elektrolitskivodikproizvodna enota vključuje celoten sklop vodne elektrolizevodikproizvodna oprema, pri čemer glavna oprema vključuje:
1. Elektrolitska celica
2. Naprava za ločevanje plina in tekočine
3. Sistem sušenja in čiščenja
4. Električni del vključuje: transformator, omarico usmernika, krmilno omarico PLC, omarico za instrumente, razdelilno omarico, zgornji računalnik itd.
5. Pomožni sistem vključuje predvsem: rezervoar za raztopino alkalij, rezervoar za vodo iz surovin, črpalko za dopolnilno vodo, dušikov valj/zbiralko itd. 6. Celoten pomožni sistem opreme vključuje: stroj za čisto vodo, hladilni stolp, hladilnik, zračni kompresor itd
hladilniki vodika in kisika, voda pa se zbira z lovilcem kapljanja, preden se pošlje ven pod nadzorom nadzornega sistema; Elektrolit prehaja skozivodikin kisikove alkalne filtre, vodikove in kisikove alkalne hladilnike oziroma pod delovanjem obtočne črpalke, nato pa se vrne v elektrolitsko celico za nadaljnjo elektrolizo.
Tlak v sistemu uravnavata sistem za nadzor tlaka in sistem za nadzor diferenčnega tlaka, da se izpolnijo zahteve nadaljnjih procesov in skladiščenja.
Vodik, proizveden z elektrolizo vode, ima prednosti visoke čistosti in nizkih nečistoč. Običajno so nečistoče v vodikovem plinu, proizvedenem z vodno elektrolizo, le kisik in voda, brez drugih sestavin (kar lahko prepreči zastrupitev nekaterih katalizatorjev). To zagotavlja udobje za proizvodnjo vodikovega plina visoke čistosti, prečiščeni plin pa lahko ustreza standardom industrijskih plinov elektronskega razreda.
Vodik, ki ga proizvede enota za proizvodnjo vodika, gre skozi vmesni rezervoar za stabilizacijo delovnega tlaka sistema in nadaljnje odstranjevanje proste vode iz vodika.
Po vstopu v napravo za čiščenje vodika se vodik, proizveden z elektrolizo vode, dodatno očisti z uporabo principov katalitične reakcije in adsorpcije na molekularnem situ za odstranitev kisika, vode in drugih nečistoč iz vodika.
Oprema lahko nastavi avtomatski sistem prilagajanja proizvodnje vodika glede na dejansko stanje. Spremembe obremenitve s plinom bodo povzročile nihanje tlaka v rezervoarju za shranjevanje vodika. Oddajnik tlaka, nameščen na hranilniku, bo oddal signal 4-20 mA v PLC za primerjavo z izvirno nastavljeno vrednostjo in po inverzni transformaciji in izračunu PID oddal signal 20-4 mA v omarico usmernika za prilagoditev velikosti elektroliznega toka, s čimer se doseže namen samodejnega prilagajanja proizvodnje vodika glede na spremembe obremenitve vodika.
Edina reakcija v procesu pridobivanja vodika z elektrolizo vode je voda (H2O), ki jo je treba neprekinjeno dovajati s surovo vodo preko črpalke za dopolnjevanje vode. Položaj za polnjenje se nahaja na separatorju vodika ali kisika. Poleg tega morata vodik in kisik pri izstopu iz sistema odvzeti majhno količino vode. Oprema z nizko porabo vode lahko porabi 1 L/Nm ³ H2, medtem ko jo lahko večja oprema zmanjša na 0,9 L/Nm ³ H2. Sistem nenehno dopolnjuje surovo vodo, kar lahko vzdržuje stabilnost ravni in koncentracije alkalne tekočine. Prav tako lahko pravočasno dopolni reagirano vodo, da ohrani koncentracijo alkalne raztopine.
- Transformatorski usmerniški sistem
Ta sistem je v glavnem sestavljen iz dveh naprav, transformatorske in usmerniške omare. Njegova glavna funkcija je pretvorba izmeničnega toka 10/35 kV, ki ga zagotovi lastnik sprednjega dela, v enosmerni tok, ki ga potrebuje elektrolitska celica, in dovajanje enosmernega toka elektrolitski celici. Del dovedene moči se porabi za direktno razgradnjo molekul vode na vodik in kisik, drugi del pa proizvaja toploto, ki jo alkalni hladilnik oddaja preko hladilne vode.
Večina transformatorjev je oljnih. Če so nameščeni v zaprtih prostorih ali v kontejnerju, se lahko uporabljajo suhi transformatorji. Transformatorji, ki se uporabljajo za opremo za proizvodnjo vodika z elektrolitsko vodo, so posebni transformatorji, ki jih je treba uskladiti glede na podatke vsake elektrolitske celice, zato so oprema po meri.
Trenutno je najpogosteje uporabljena usmerniška omara tiristorskega tipa, ki jo proizvajalci opreme podpirajo zaradi dolge uporabnosti, visoke stabilnosti in nizke cene. Vendar pa je zaradi potrebe po prilagoditvi obsežne opreme na obnovljivo energijo na sprednji strani učinkovitost pretvorbe tiristorskih usmerniških omaric razmeroma nizka. Trenutno si različni proizvajalci usmerniških omaric prizadevajo sprejeti nove usmerniške omare IGBT. IGBT je že zelo pogost v drugih panogah, kot je vetrna energija, in verjame se, da se bodo usmerniške omare IGBT v prihodnosti znatno razvile.
- Sistem razdelilnih omar
Razdelilna omarica se v glavnem uporablja za napajanje različnih komponent z motorji v sistemu za ločevanje in čiščenje vodikovega kisika za opremo za proizvodnjo vodika z elektrolitsko vodo, vključno z opremo 400 V ali običajno imenovano 380 V. Oprema vključuje alkalno obtočno črpalko v ogrodju za ločevanje vodika in kisika in črpalko dopolnilne vode v pomožnem sistemu; Napajanje za grelne žice v sistemu sušenja in čiščenja, kot tudi pomožni sistemi, potrebni za celoten sistem, kot so stroji za čisto vodo, hladilniki, zračni kompresorji, hladilni stolpi in zadnji vodikovi kompresorji, stroji za hidrogeniranje itd. ., vključuje tudi napajanje za razsvetljavo, nadzor in druge sisteme celotne postaje.
- Control sistem
Krmilni sistem izvaja avtomatsko krmiljenje PLC. PLC običajno uporablja Siemens 1200 ali 1500 in je opremljen z zaslonom na dotik za interakcijo človek-stroj. Delovanje in prikaz parametrov vsakega sistema opreme ter prikaz krmilne logike se izvajajo na zaslonu na dotik.
5. Sistem kroženja raztopine alkalij
Ta sistem vključuje predvsem naslednjo glavno opremo:
Separator vodikovega kisika – obtočna črpalka alkalne raztopine – ventil – filter alkalne raztopine – elektrolitska celica
Glavni postopek je naslednji: alkalna raztopina, pomešana z vodikom in kisikom v separatorju vodikovega kisika, se loči s separatorjem plina in tekočine in refluktira v obtočno črpalko alkalne raztopine. Tu sta povezana separator vodika in separator kisika, obtočna črpalka za alkalno raztopino pa kroži refluktirano alkalno raztopino do ventila in filtra za alkalno raztopino na zadnji strani. Ko filter izfiltrira velike nečistoče, alkalna raztopina kroži v notranjost elektrolitske celice.
6. Vodikov sistem
Vodikov plin nastaja s strani katodne elektrode in doseže separator skupaj s sistemom kroženja alkalne raztopine. Znotraj separatorja je vodikov plin relativno lahek in naravno ločen od alkalne raztopine ter doseže zgornji del separatorja. Nato gre skozi cevovode za nadaljnje ločevanje, ohlajen s hladilno vodo in zbran z lovilcem kapljanja, da doseže čistost približno 99 %, preden doseže zadnji sistem sušenja in čiščenja.
Evakuacija: Evakuacija vodikovega plina se v glavnem uporablja med obdobji zagona in zaustavitve, nenormalnimi operacijami ali ko čistost ne ustreza standardom, pa tudi za odpravljanje težav.
7. Sistem kisika
Pot kisika je podobna vodiku, le da poteka v različnih separatorjih.
Praznjenje: Trenutno večina projektov uporablja metodo praznjenja kisika.
Uporaba: Vrednost izkoristka kisika je pomembna le pri posebnih projektih, kot so aplikacije, ki lahko uporabljajo vodik in kisik visoke čistosti, kot so proizvajalci optičnih vlaken. Obstaja tudi nekaj velikih projektov, ki imajo rezerviran prostor za izrabo kisika. Zaledni scenariji uporabe so za proizvodnjo tekočega kisika po sušenju in čiščenju ali za medicinski kisik prek disperzijskih sistemov. Vendar je natančnost teh scenarijev uporabe še vedno potrebna nadaljnja potrditev.
8. Sistem hladilne vode
Proces elektrolize vode je endotermna reakcija, proces proizvodnje vodika pa mora biti oskrbovan z električno energijo. Vendar pa električna energija, porabljena v procesu elektrolize vode, presega teoretično absorpcijo toplote reakcije elektrolize vode. Z drugimi besedami, del električne energije, ki se porabi v elektrolizni celici, se pretvori v toploto, ki se v glavnem uporablja za ogrevanje krožečega sistema alkalne raztopine na začetku, pri čemer se temperatura alkalne raztopine dvigne na zahtevano temperaturno območje 90 ± 5 ℃ za opremo. Če elektrolizna celica še naprej deluje, potem ko doseže nazivno temperaturo, je treba ustvarjeno toploto odvesti s hladilno vodo, da se ohrani normalna temperatura reakcijskega območja elektrolize. Visoka temperatura v reakcijskem območju elektrolize lahko zmanjša porabo energije, če pa je temperatura previsoka, se poškoduje diafragma elektrolizne komore, kar bo tudi škodilo dolgoročnemu delovanju opreme.
Optimalna delovna temperatura za to napravo ne sme biti višja od 95 ℃. Poleg tega je treba proizvedeni vodik in kisik tudi ohladiti in razvlaževati, vodno hlajena tiristorska usmerniška naprava pa je opremljena tudi s potrebnimi hladilnimi cevovodi.
Telo črpalke velike opreme zahteva tudi sodelovanje hladilne vode.
- Sistem za polnjenje in čiščenje dušika
Pred odpravljanjem napak in uporabo naprave je treba na sistemu opraviti preskus tesnosti z dušikom. Pred običajnim zagonom je potrebno tudi plinsko fazo sistema prečistiti z dušikom, da se zagotovi, da je plin v prostoru plinske faze na obeh straneh vodika in kisika daleč od vnetljivega in eksplozivnega območja.
Po izklopu opreme bo nadzorni sistem samodejno vzdrževal tlak in zadržal določeno količino vodika in kisika v sistemu. Če je med zagonom tlak še vedno prisoten, ni treba izvajati odzračevanja. Če pa se tlak popolnoma sprosti, je treba ponovno izvesti čiščenje z dušikom.
- Sistem sušenja (čiščenja) vodika (izbirno)
Vodikov plin, pripravljen z elektrolizo vode, se razvlaže z vzporednim sušilnikom in končno prečisti s cevnim filtrom iz sintranega niklja, da dobimo suh vodikov plin. V skladu z zahtevami uporabnika za produkt vodik lahko sistem doda čistilno napravo, ki za čiščenje uporablja bimetalno katalitično deoksigenacijo paladija in platine.
Vodik, proizveden v enoti za proizvodnjo vodika z elektrolizo vode, se pošlje v enoto za čiščenje vodika skozi vmesni rezervoar.
Vodikov plin gre najprej skozi deoksigenacijski stolp in pod delovanjem katalizatorja kisik v vodikovem plinu reagira z vodikovim plinom, da proizvede vodo.
Reakcijska formula: 2H2+O2 2H2O.
Nato gre vodikov plin skozi vodikov kondenzator (ki ohladi plin, da kondenzira vodno paro v vodo, ki se samodejno izpusti iz sistema skozi zbiralnik) in vstopi v adsorpcijski stolp.
Čas objave: 3. december 2024
