Elektrolitikhidrojenüretim ünitesi eksiksiz bir su elektrolizi seti içerirhidrojenaşağıdakileri içeren ana ekipmanlarla birlikte üretim ekipmanı:
1. Elektrolitik hücre
2. Gaz sıvı ayırma cihazı
3. Kurutma ve arıtma sistemi
4. Elektrik kısmı şunları içerir: transformatör, doğrultucu kabini, PLC kontrol kabini, alet kabini, dağıtım kabini, üst bilgisayar vb.
5. Yardımcı sistem esas olarak şunları içerir: alkali çözelti tankı, hammadde su deposu, takviye su pompası, nitrojen silindiri/barası, vb./ 6. Ekipmanın genel yardımcı sistemi şunları içerir: saf su makinesi, soğutma kulesi, soğutma grubu, hava kompresörü, vb
hidrojen ve oksijen soğutucuları ve su, kontrol sisteminin kontrolü altında gönderilmeden önce bir damlama kapanı tarafından toplanır; Elektrolit geçerhidrojenve oksijen alkali filtreleri, sirkülasyon pompasının etkisi altında sırasıyla hidrojen ve oksijen alkali soğutucuları ve daha sonra daha fazla elektroliz için elektrolitik hücreye geri döner.
Sistemin basıncı, aşağı yöndeki proseslerin ve depolamanın gereksinimlerini karşılamak için basınç kontrol sistemi ve diferansiyel basınç kontrol sistemi tarafından düzenlenir.
Su elektrolizi ile üretilen hidrojen, yüksek saflık ve düşük safsızlık avantajlarına sahiptir. Genellikle, su elektroliziyle üretilen hidrojen gazındaki yabancı maddeler yalnızca oksijen ve sudur ve başka hiçbir bileşen yoktur (bu, belirli katalizörlerin zehirlenmesini önleyebilir). Bu, yüksek saflıkta hidrojen gazı üretimi için kolaylık sağlar ve arıtılmış gaz, elektronik sınıf endüstriyel gazların standartlarını karşılayabilir.
Hidrojen üretim ünitesi tarafından üretilen hidrojen, sistemin çalışma basıncını dengelemek ve hidrojendeki serbest suyu daha da uzaklaştırmak için bir tampon tanktan geçer.
Hidrojen arıtma cihazına girdikten sonra, su elektrolizi ile üretilen hidrojen, hidrojenden oksijen, su ve diğer yabancı maddeleri çıkarmak için katalitik reaksiyon ve moleküler elek adsorpsiyonu prensipleri kullanılarak daha da saflaştırılır.
Ekipman, fiili duruma göre otomatik bir hidrojen üretim ayarlama sistemi kurabilir. Gaz yükündeki değişiklikler hidrojen depolama tankının basıncında dalgalanmalara neden olacaktır. Depolama tankına monte edilen basınç vericisi, orijinal ayar değeriyle karşılaştırma için PLC'ye 4-20 mA'lık bir sinyal gönderecek ve ters dönüşüm ve PID hesaplamasından sonra, doğrultucu kabinine boyutunu ayarlamak için 20-4 mA'lık bir sinyal gönderecektir. elektroliz akımı, böylece hidrojen yükündeki değişikliklere göre hidrojen üretiminin otomatik olarak ayarlanması amacına ulaşılır.
Su elektrolizi yoluyla hidrojen üretimi sürecindeki tek reaksiyon, bir su doldurma pompası aracılığıyla sürekli olarak ham su ile beslenmesi gereken sudur (H2O). İkmal konumu hidrojen veya oksijen ayırıcının üzerinde bulunur. Ayrıca hidrojen ve oksijenin sistemden ayrılırken az miktarda suyu da götürmesi gerekir. Düşük su tüketimine sahip ekipmanlar 1L/Nm ³ H2 tüketebilirken, daha büyük ekipmanlar bunu 0,9 L/Nm ³ H2'ye düşürebilir. Sistem, alkali sıvı seviyesinin ve konsantrasyonunun stabilitesini koruyabilen ham suyu sürekli olarak yeniler. Ayrıca alkali çözeltinin konsantrasyonunu korumak için reaksiyona giren suyu zamanında yenileyebilir.
- Trafo doğrultucu sistemi
Bu sistem esas olarak iki cihazdan, bir transformatörden ve bir redresör kabininden oluşur. Ana işlevi, ön uç sahibi tarafından sağlanan 10/35KV AC gücünü elektrolitik hücrenin ihtiyaç duyduğu DC gücüne dönüştürmek ve elektrolitik hücreye DC gücü sağlamaktır. Sağlanan gücün bir kısmı, su moleküllerini doğrudan hidrojen ve oksijene ayrıştırmak için kullanılır ve diğer kısmı, alkali soğutucu tarafından soğutma suyu aracılığıyla gerçekleştirilen ısı üretir.
Transformatörlerin çoğu yağlı tiptir. Kapalı alana veya konteyner içerisine yerleştirilecekse kuru tip transformatörler kullanılabilir. Elektrolitik su hidrojen üretim ekipmanları için kullanılan transformatörler, her elektrolitik hücrenin verilerine göre eşleştirilmesi gereken özel transformatörlerdir, dolayısıyla özelleştirilmiş ekipmanlardır.
Günümüzde en yaygın kullanılan redresör kabini, uzun kullanım süresi, yüksek stabilitesi ve düşük fiyatı nedeniyle ekipman üreticileri tarafından desteklenen tristör tipidir. Ancak büyük ölçekli ekipmanların ön uç yenilenebilir enerjiye uyarlanması ihtiyacı nedeniyle tristörlü redresör kabinlerinin dönüşüm verimliliği nispeten düşüktür. Şu anda çeşitli doğrultucu kabin üreticileri yeni IGBT doğrultucu kabinlerini benimsemeye çalışıyor. IGBT, rüzgar enerjisi gibi diğer endüstrilerde de oldukça yaygın olarak kullanılıyor ve IGBT doğrultucu kabinlerinin gelecekte önemli gelişmeler kaydedeceğine inanılıyor.
- Dağıtım kabini sistemi
Dağıtım kabini esas olarak, 400V veya genel olarak 380V ekipmanı olarak adlandırılan elektrolitik su hidrojen üretim ekipmanının arkasındaki hidrojen oksijen ayırma ve arıtma sistemindeki motorlarla çeşitli bileşenlere güç sağlamak için kullanılır. Ekipman, hidrojen oksijen ayırma çerçevesindeki alkali sirkülasyon pompasını ve yardımcı sistemdeki tamamlama suyu pompasını içerir; Kurutma ve arıtma sistemindeki ısıtma tellerinin güç kaynağı ile saf su makineleri, soğutucular, hava kompresörleri, soğutma kuleleri ve arka uç hidrojen kompresörleri, hidrojenasyon makineleri vb. gibi tüm sistem için gerekli olan yardımcı sistemler. ., aynı zamanda tüm istasyonun aydınlatma, izleme ve diğer sistemleri için güç kaynağını da içerir.
- Cgirişben sistemi
Kontrol sistemi PLC otomatik kontrolünü uygular. PLC genel olarak Siemens 1200 veya 1500'ü benimser ve insan-makine etkileşimi arayüzü dokunmatik ekranıyla donatılmıştır. Ekipmanın her sisteminin çalışması ve parametre gösterimi ile kontrol mantığının gösterimi dokunmatik ekran üzerinden gerçekleştirilir.
5. Alkali çözelti sirkülasyon sistemi
Bu sistem esas olarak aşağıdaki ana ekipmanları içerir:
Hidrojen oksijen ayırıcı – Alkali çözelti sirkülasyon pompası – Valf – Alkali çözelti filtresi – Elektrolitik hücre
Ana işlem şu şekildedir: Hidrojen oksijen ayırıcısında hidrojen ve oksijenle karıştırılan alkali çözelti, gaz-sıvı ayırıcı tarafından ayrılır ve alkali çözelti sirkülasyon pompasına geri akıtılır. Hidrojen ayırıcı ve oksijen ayırıcı buraya bağlanır ve alkalin çözelti sirkülasyon pompası, geri akıtılan alkalin çözeltiyi arka uçtaki valfe ve alkalin çözelti filtresine dolaştırır. Filtre büyük yabancı maddeleri filtreledikten sonra alkalin çözelti elektrolitik hücrenin içine dolaştırılır.
6.Hidrojen sistemi
Katot elektrot tarafından hidrojen gazı üretilir ve alkali çözelti sirkülasyon sistemi ile birlikte ayırıcıya ulaşır. Ayırıcının içinde hidrojen gazı nispeten hafiftir ve doğal olarak alkali çözeltiden ayrılarak ayırıcının üst kısmına ulaşır. Daha sonra, daha fazla ayrıştırma için boru hatlarından geçer, soğutma suyuyla soğutulur ve arka uç kurutma ve arıtma sistemine ulaşmadan önce yaklaşık %99'luk bir saflığa ulaşmak için bir damla tutucu tarafından toplanır.
Tahliye: Hidrojen gazının tahliyesi esas olarak başlatma ve kapatma dönemlerinde, anormal işlemlerde veya saflığın standartlara uymadığı durumlarda ve ayrıca sorun giderme amacıyla kullanılır.
7. Oksijen sistemi
Oksijenin yolu, farklı ayırıcılarda gerçekleştirilmesi dışında hidrojeninkine benzer.
Boşaltma: Şu anda çoğu proje oksijeni boşaltma yöntemini kullanıyor.
Kullanım: Oksijenin kullanım değeri yalnızca fiber optik üreticileri gibi hem hidrojen hem de yüksek saflıkta oksijen kullanabilen uygulamalar gibi özel projelerde anlamlıdır. Oksijen kullanımına yer ayıran büyük projeler de var. Arka uç uygulama senaryoları, kurutma ve saflaştırma sonrasında sıvı oksijen üretimi veya dispersiyon sistemleri aracılığıyla tıbbi oksijen içindir. Ancak bu kullanım senaryolarının kesinliğinin hâlâ daha fazla doğrulanması gerekiyor.
8. Soğutma suyu sistemi
Suyun elektroliz süreci endotermik bir reaksiyondur ve hidrojen üretim sürecinin elektrik enerjisi ile sağlanması gerekir. 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, bu da başlangıçta alkali çözelti sirkülasyon sistemini ısıtmak için kullanılır ve alkali çözeltinin sıcaklığı gerekli olan 90 ± 5 sıcaklık aralığına yükseltilir. ekipman için °C. Elektroliz hücresi nominal sıcaklığa ulaştıktan sonra çalışmaya devam ederse, elektroliz reaksiyon bölgesinin normal sıcaklığını korumak için üretilen ısının soğutma suyuyla taşınması gerekir. Elektroliz reaksiyon bölgesindeki yüksek sıcaklık enerji tüketimini azaltabilir, ancak sıcaklık çok yüksekse elektroliz odasının diyaframı hasar görecek ve bu da ekipmanın uzun süreli çalışmasına zarar verecektir.
Bu cihaz için en uygun çalışma sıcaklığının 95 °C'yi aşmaması gerekir. Ek olarak, üretilen hidrojen ve oksijenin de soğutulması ve neminin alınması gerekir ve su soğutmalı tristör doğrultucu cihazı ayrıca gerekli soğutma boru hatlarıyla donatılmıştır.
Büyük ekipmanın pompa gövdesi ayrıca soğutma suyunun katılımını da gerektirir.
- Azot doldurma ve nitrojen temizleme sistemi
Cihazda hata ayıklama ve çalıştırmadan önce sistem üzerinde nitrojen sızdırmazlık testi yapılmalıdır. Normal başlatmadan önce, hidrojen ve oksijenin her iki tarafındaki gaz fazı boşluğundaki gazın yanıcı ve patlayıcı aralıktan uzak olmasını sağlamak için sistemin gaz fazının nitrojenle temizlenmesi de gerekir.
Ekipman kapatıldıktan sonra kontrol sistemi otomatik olarak basıncı koruyacak ve sistem içinde belirli miktarda hidrojen ve oksijeni tutacaktır. Başlatma sırasında basınç hala mevcutsa, temizleme işlemi yapılmasına gerek yoktur. Ancak basınç tamamen tahliye edilirse nitrojen temizleme işleminin tekrar yapılması gerekir.
- Hidrojen kurutma (arıtma) sistemi (opsiyonel)
Su elektrolizinden hazırlanan hidrojen gazı, paralel bir kurutucu ile nemi alınır ve son olarak sinterlenmiş nikel tüp filtre ile saflaştırılarak kuru hidrojen gazı elde edilir. Kullanıcının hidrojen ürünü gereksinimlerine göre sistem, saflaştırma için paladyum platin bimetalik katalitik deoksijenasyon kullanan bir saflaştırma cihazı ekleyebilir.
Su elektrolizi hidrojen üretim ünitesi tarafından üretilen hidrojen, bir tampon tankı vasıtasıyla hidrojen arıtma ünitesine gönderilir.
Hidrojen gazı ilk önce bir deoksijenasyon kulesinden geçer ve bir katalizörün etkisi altında, hidrojen gazındaki oksijen hidrojen gazıyla reaksiyona girerek su üretir.
Reaksiyon formülü: 2H2+O2 2H2O.
Daha sonra, hidrojen gazı bir hidrojen yoğunlaştırıcısından (su buharını suya yoğunlaştırmak için gazı soğutan, bir toplayıcı aracılığıyla sistemin dışına otomatik olarak boşaltılan) geçer ve adsorpsiyon kulesine girer.
Gönderim zamanı: Aralık-03-2024
