ElektrolitikhidrojenÜretim ünitesi su elektrolizinin tam setini içerirhidrojenüretim ekipmanları, başlıca ekipmanlar şunlardır:
1. Elektrolitik hücre
2. Gaz sıvı ayırma cihazı
3. Kurutma ve arıtma sistemi
4. Elektrik bölümü şunları içerir: trafo, doğrultucu dolabı, PLC kontrol dolabı, alet dolabı, dağıtım dolabı, üst bilgisayar, vb.
5. Yardımcı sistem esas olarak şunları içerir: alkali çözelti tankı, hammadde su tankı, besleme suyu pompası, azot silindiri/barası, vb. 6. Ekipmanın genel yardımcı sistemi şunları içerir: saf su makinesi, soğutma kulesi, soğutma grubu, hava kompresörü, vb.
hidrojen ve oksijen soğutucular ve su, kontrol sisteminin kontrolü altında dışarı gönderilmeden önce bir damla tuzağı tarafından toplanır; Elektrolit,hidrojenve oksijen alkali filtreler, hidrojen ve oksijen alkali soğutucular sırasıyla sirkülasyon pompasının etkisi altında, ve daha sonra daha ileri elektroliz için elektrolitik hücreye geri döner.
Sistemin basıncı, akış aşağı proseslerin ve depolama gereksinimlerinin karşılanması için basınç kontrol sistemi ve diferansiyel basınç kontrol sistemi ile düzenlenir.
Su elektrolizi ile üretilen hidrojenin yüksek saflık ve düşük safsızlık avantajları vardır. Genellikle, su elektrolizi ile üretilen hidrojen gazındaki safsızlıklar yalnızca oksijen ve sudur, başka hiçbir bileşen yoktur (bu da belirli katalizörlerin zehirlenmesini önleyebilir). Bu, yüksek saflıkta hidrojen gazı üretmek için kolaylık sağlar ve saflaştırılmış gaz, elektronik sınıfı endüstriyel gazların standartlarını karşılayabilir.
Hidrojen üretim ünitesi tarafından üretilen hidrojen, sistemin çalışma basıncını sabitlemek ve hidrojenden serbest suyu uzaklaştırmak için bir tampon tankından geçirilir.
Hidrojen arıtma cihazına girdikten sonra, su elektrolizi ile üretilen hidrojen, hidrojenden oksijen, su ve diğer safsızlıkları uzaklaştırmak için katalitik reaksiyon ve moleküler elek adsorpsiyonu prensipleri kullanılarak daha fazla saflaştırılır.
Ekipman, gerçek duruma göre otomatik bir hidrojen üretim ayarlama sistemi kurabilir. Gaz yükündeki değişiklikler, hidrojen depolama tankının basıncında dalgalanmalara neden olacaktır. Depolama tankına takılan basınç vericisi, orijinal ayar değeriyle karşılaştırma için PLC'ye 4-20mA sinyali verecek ve ters dönüşüm ve PID hesaplamasından sonra, elektroliz akımının boyutunu ayarlamak için doğrultucu kabinine 20-4mA sinyali verecek ve böylece hidrojen yükündeki değişikliklere göre hidrojen üretiminin otomatik olarak ayarlanması amacına ulaşacaktır.
Su elektrolizi ile hidrojen üretim sürecindeki tek reaksiyon, su (H2O) olup, su doldurma pompası aracılığıyla sürekli olarak ham su ile beslenmesi gerekir. Doldurma konumu hidrojen veya oksijen ayırıcısında bulunur. Ek olarak, hidrojen ve oksijenin sistemden ayrılırken az miktarda su alması gerekir. Düşük su tüketimine sahip ekipmanlar 1L/Nm ³ H2 tüketebilirken, daha büyük ekipmanlar bunu 0,9L/Nm ³ H2'ye düşürebilir. Sistem, alkali sıvı seviyesinin ve konsantrasyonunun stabilitesini koruyabilen ham suyu sürekli olarak doldurur. Ayrıca, alkali çözeltinin konsantrasyonunu korumak için reaksiyona giren suyu zamanında doldurabilir.
- Trafo doğrultucu sistemi
Bu sistem esas olarak iki cihazdan oluşur, bir transformatör ve bir doğrultucu kabini. Ana işlevi, ön uç sahibinin sağladığı 10/35KV AC gücünü elektrolitik hücrenin ihtiyaç duyduğu DC gücüne dönüştürmek ve elektrolitik hücreye DC gücü sağlamaktır. Sağlanan gücün bir kısmı doğrudan su moleküllerini hidrojen ve oksijene ayrıştırmak için kullanılır ve diğer kısmı, alkali soğutucu tarafından soğutma suyu aracılığıyla taşınan ısı üretir.
Trafoların çoğu yağ tipidir. İçeriye veya bir konteynerin içine yerleştirilirse kuru tip trafolar kullanılabilir. Elektrolitik su hidrojen üretim ekipmanı için kullanılan trafolar, her elektrolitik hücrenin verilerine göre eşleştirilmesi gereken özel trafolardır, bu nedenle özelleştirilmiş ekipmanlardır.
Şu anda en yaygın kullanılan doğrultucu kabini, uzun kullanım süresi, yüksek kararlılığı ve düşük fiyatı nedeniyle ekipman üreticileri tarafından desteklenen tristör tipidir. Ancak, büyük ölçekli ekipmanı ön uç yenilenebilir enerjiye uyarlama ihtiyacı nedeniyle, tristör doğrultucu kabinlerinin dönüşüm verimliliği nispeten düşüktür. Şu anda, çeşitli doğrultucu kabini üreticileri yeni IGBT doğrultucu kabinlerini benimsemeye çalışmaktadır. IGBT, rüzgar enerjisi gibi diğer endüstrilerde zaten çok yaygındır ve IGBT doğrultucu kabinlerinin gelecekte önemli bir gelişme göstereceğine inanılmaktadır.
- Dağıtım dolap sistemi
Dağıtım dolabı, esas olarak elektrolitik su hidrojen üretim ekipmanının arkasındaki hidrojen oksijen ayırma ve arıtma sistemindeki motorlu çeşitli bileşenlere güç sağlamak için kullanılır, buna 400V veya yaygın olarak 380V ekipman denir. Ekipman, hidrojen oksijen ayırma çerçevesinde alkali sirkülasyon pompasını ve yardımcı sistemde makyaj suyu pompasını içerir; Kurutma ve arıtma sistemindeki ısıtma telleri için güç kaynağı ve saf su makineleri, soğutucular, hava kompresörleri, soğutma kuleleri ve arka uç hidrojen kompresörleri, hidrojenasyon makineleri vb. gibi tüm sistem için gerekli yardımcı sistemler, ayrıca tüm istasyonun aydınlatma, izleme ve diğer sistemleri için güç kaynağını içerir.
- Control sistemi
Kontrol sistemi PLC otomatik kontrolünü uygular. PLC genellikle Siemens 1200 veya 1500 kullanır ve bir insan-makine etkileşim arayüzü dokunmatik ekranıyla donatılmıştır. Ekipmanın her sisteminin çalışması ve parametre gösterimi ve kontrol mantığının gösterimi dokunmatik ekranda gerçekleştirilir.
5. Alkali çözelti sirkülasyon sistemi
Bu sistem temel olarak aşağıdaki ana ekipmanları içerir:
Hidrojen oksijen ayırıcı – Alkali çözelti sirkülasyon pompası – Vana – Alkali çözelti filtresi – Elektrolitik hücre
Ana işlem şu şekildedir: hidrojen oksijen ayırıcısında hidrojen ve oksijenle karıştırılmış alkali çözelti, gaz-sıvı ayırıcısı tarafından ayrılır ve alkali çözelti sirkülasyon pompasına geri akıtılır. Hidrojen ayırıcı ve oksijen ayırıcı buraya bağlanır ve alkali çözelti sirkülasyon pompası geri akıtılan alkali çözeltiyi valfe ve arka uçtaki alkali çözelti filtresine dolaştırır. Filtre büyük safsızlıkları filtreledikten sonra, alkali çözelti elektrolitik hücrenin içine dolaştırılır.
6.Hidrojen sistemi
Hidrojen gazı katot elektrot tarafından üretilir ve alkali çözelti sirkülasyon sistemiyle birlikte ayırıcıya ulaşır. Ayırıcının içinde, hidrojen gazı nispeten hafiftir ve alkali çözeltiden doğal olarak ayrılır ve ayırıcının üst kısmına ulaşır. Daha sonra, daha fazla ayırma için boru hatlarından geçer, soğutma suyuyla soğutulur ve arka uç kurutma ve arıtma sistemine ulaşmadan önce yaklaşık %99 saflık elde etmek için bir damla tutucu tarafından toplanır.
Tahliye: Hidrojen gazının tahliyesi, çoğunlukla başlatma ve durdurma dönemlerinde, anormal operasyonlarda veya saflığın standartlara uymadığı durumlarda ve arıza giderme amacıyla kullanılır.
7. Oksijen sistemi
Oksijenin yolu da hidrojeninkine benzer, ancak farklı ayırıcılardan geçer.
Boşaltma: Günümüzde çoğu proje oksijeni boşaltma yöntemini kullanmaktadır.
Kullanım: Oksijenin kullanım değeri yalnızca hem hidrojen hem de yüksek saflıkta oksijen kullanabilen uygulamalar gibi özel projelerde anlamlıdır, örneğin fiber optik üreticileri. Ayrıca oksijenin kullanımı için alan ayırmış bazı büyük projeler de vardır. Arka uç uygulama senaryoları, kurutma ve saflaştırmadan sonra sıvı oksijen üretimi veya dağıtım sistemleri aracılığıyla tıbbi oksijen içindir. Ancak, bu kullanım senaryolarının kesinliği hala daha fazla onaya ihtiyaç duymaktadır.
8. Soğutma suyu sistemi
Suyun elektroliz işlemi endotermik bir reaksiyondur ve hidrojen üretim işlemi elektrik enerjisi ile sağlanmalıdır. Ancak, su elektroliz işleminde tüketilen elektrik enerjisi, su elektroliz reaksiyonunun teorik ısı emilimini aşmaktadır. Başka bir deyişle, elektroliz hücresinde kullanılan elektriğin bir kısmı ısıya dönüştürülür ve bu da esas olarak başlangıçta alkali çözelti sirkülasyon sistemini ısıtmak için kullanılır ve alkali çözeltinin sıcaklığını ekipman için gerekli olan 90 ± 5 ℃ sıcaklık aralığına yükseltir. Elektroliz hücresi, nominal sıcaklığa ulaştıktan sonra çalışmaya devam ederse, üretilen ısının elektroliz reaksiyon bölgesinin normal sıcaklığını korumak için soğutma suyu ile taşınması gerekir. Elektroliz reaksiyon bölgesindeki yüksek sıcaklık enerji tüketimini azaltabilir, ancak sıcaklık çok yüksekse, elektroliz odasının diyaframı hasar görecek ve bu da ekipmanın uzun vadeli çalışması için zararlı olacaktır.
Bu cihaz için optimum çalışma sıcaklığının 95 ℃'den fazla olmaması gerekir. Ayrıca, üretilen hidrojen ve oksijenin de soğutulması ve neminin alınması gerekir ve su soğutmalı tristör doğrultucu cihazı ayrıca gerekli soğutma boru hatlarıyla donatılmıştır.
Büyük ekipmanların pompa gövdesinde de soğutma suyunun katılımı gerekmektedir.
- Azot doldurma ve azot temizleme sistemi
Cihazı hata ayıklamadan ve çalıştırmadan önce, sistemde bir nitrojen sızdırmazlık testi yapılmalıdır. Normal başlatmadan önce, hidrojen ve oksijenin her iki tarafındaki gaz fazı boşluğundaki gazın yanıcı ve patlayıcı aralıktan uzak olduğundan emin olmak için sistemin gaz fazının nitrojenle temizlenmesi de gerekir.
Ekipman kapatıldıktan sonra, kontrol sistemi otomatik olarak basıncı koruyacak ve sistemin içinde belirli miktarda hidrojen ve oksijen tutacaktır. Başlatma sırasında basınç hala mevcutsa, bir temizleme işlemi gerçekleştirmeye gerek yoktur. Ancak, basınç tamamen giderilirse, bir nitrojen temizleme işleminin tekrar gerçekleştirilmesi gerekir.
- Hidrojen kurutma (arıtma) sistemi (opsiyonel)
Su elektrolizinden hazırlanan hidrojen gazı paralel bir kurutucu ile nemden arındırılır ve son olarak kuru hidrojen gazı elde etmek için sinterlenmiş nikel tüp filtre ile saflaştırılır. Kullanıcının ürün hidrojeni gereksinimlerine göre, sistem saflaştırma için paladyum platin bimetalik katalitik deoksijenasyon kullanan bir saflaştırma cihazı ekleyebilir.
Su elektrolizi hidrojen üretim ünitesinde üretilen hidrojen, tampon tank aracılığıyla hidrojen arıtma ünitesine gönderilir.
Hidrojen gazı önce bir oksijen giderme kulesinden geçirilir ve bir katalizörün etkisi altında hidrojen gazındaki oksijen, hidrojen gazıyla reaksiyona girerek su üretir.
Tepkime formülü: 2H2+O2 2H2O.
Daha sonra hidrojen gazı bir hidrojen kondansatöründen (gazı soğutarak su buharını suya yoğunlaştırır ve su otomatik olarak bir kollektör aracılığıyla sistemin dışına boşaltılır) geçer ve adsorpsiyon kulesine girer.
Gönderi zamanı: 03-12-2024
