Kitengo cha uzalishaji wa hidrojeni cha elektrolisisi kinajumuisha seti kamili ya vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni vya elektrolisisi ya maji. Vifaa vikuu ni:
1. Kifaa cha kulainisha umeme
2. Kifaa cha kutenganisha gesi na kioevu
3. Mfumo wa kukausha na kusafisha
4. Sehemu ya umeme inajumuisha: transfoma, kabati la kurekebisha, kabati la kudhibiti programu ya PLC, kabati la vifaa, kabati la usambazaji wa umeme, kompyuta mwenyeji, n.k.
5. Mfumo saidizi unajumuisha zaidi: tanki la alkali, tanki la maji la malighafi, pampu ya usambazaji wa maji, chupa ya nitrojeni/baa ya basi, n.k.
6. Mfumo wa jumla wa msaidizi wa vifaa unajumuisha: mashine ya maji safi, mnara wa maji ya kupoeza, kipozezi, kigandamiza hewa, n.k.
Katika kitengo cha uzalishaji wa hidrojeni cha elektroliti, maji hutenganishwa na kuwa sehemu moja ya hidrojeni na nusu ya oksijeni kwenye elektroliza chini ya hatua ya mkondo wa moja kwa moja. Hidrojeni na oksijeni zinazozalishwa hutumwa kwenye kitenganishi cha gesi-kimiminika pamoja na elektroliti kwa ajili ya kutenganisha. Hidrojeni na oksijeni hupozwa na vipozezi vya hidrojeni na oksijeni, na kikamata matone hukamata na kuondoa maji, na kisha hutumwa chini ya udhibiti wa mfumo wa udhibiti; elektroliti hupitia hidrojeni, kichujio cha alkali ya oksijeni, hidrojeni, kichujio cha alkali ya oksijeni, n.k. chini ya hatua ya pampu ya mzunguko. hupozea kioevu na kisha kurudishwa kwenye elektroliza ili kuendelea na uchakataji wa elektroli.
Shinikizo la mfumo hurekebishwa kupitia mfumo wa kudhibiti shinikizo na mfumo wa kudhibiti shinikizo tofauti ili kukidhi mahitaji ya michakato na uhifadhi unaofuata.
Hidrojeni inayozalishwa na elektrolisisi ya maji ina faida za usafi wa hali ya juu na uchafu mdogo. Kwa kawaida, uchafu katika hidrojeni unaozalishwa na elektrolisisi ya maji ni oksijeni na maji pekee, na hakuna vipengele vingine (ambavyo vinaweza kuepuka sumu ya vichocheo fulani), ambavyo hutoa urahisi wa kutoa hidrojeni yenye usafi wa hali ya juu. Baada ya utakaso, gesi inayozalishwa inaweza kufikia viashiria vya gesi ya viwandani ya kiwango cha kielektroniki.
Hidrojeni inayozalishwa na kifaa cha uzalishaji wa hidrojeni hupitia kwenye tanki la bafa ili kutuliza shinikizo la kufanya kazi la mfumo na kuondoa zaidi maji ya bure kwenye hidrojeni.
Baada ya hidrojeni kuingia kwenye kifaa cha kusafisha hidrojeni, hidrojeni inayozalishwa na elektrolisisi ya maji husafishwa zaidi, na oksijeni, maji na uchafu mwingine katika hidrojeni huondolewa kwa kutumia kanuni za mmenyuko wa kichocheo na ufyonzaji wa ungo wa molekuli.
Vifaa vinaweza kuanzisha mfumo wa marekebisho otomatiki kwa ajili ya uzalishaji wa hidrojeni kulingana na hali halisi. Mabadiliko katika mzigo wa gesi yatasababisha kushuka kwa shinikizo la tanki la kuhifadhi hidrojeni. Kisambaza shinikizo kilichowekwa kwenye tanki la kuhifadhi kitatoa ishara ya 4-20mA na kuituma kwa PLC na Baada ya kulinganisha thamani ya awali iliyowekwa na kufanya mabadiliko kinyume na hesabu ya PID, ishara ya 20~4mA hutolewa na kutumwa kwenye kabati la kurekebisha ili kurekebisha ukubwa wa mkondo wa elektroli, na hivyo kufikia lengo la marekebisho otomatiki ya uzalishaji wa hidrojeni kulingana na mabadiliko katika mzigo wa hidrojeni.
Vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni kwa kutumia elektrolisisi ya maji ya alkali vinajumuisha mifumo ifuatayo:
(1) Mfumo wa maji ghafi
Kitu pekee kinachofanya kazi katika mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni kwa kutumia elektrolisisi ya maji ni maji (H2O), ambayo yanahitaji kujazwa tena na maji ghafi kupitia pampu ya kujaza tena maji. Nafasi ya kujaza tena maji iko kwenye kitenganishi cha hidrojeni au oksijeni. Kwa kuongezea, kiasi kidogo cha hidrojeni na oksijeni lazima kiondolewe wakati wa kuacha mfumo wa unyevu. Matumizi ya maji ya vifaa vidogo ni 1L/Nm³H2, na ya vifaa vikubwa yanaweza kupunguzwa hadi 0.9L/Nm³H2. Mfumo hujaza tena maji ghafi kila mara. Kupitia kujaza tena maji, utulivu wa kiwango cha kioevu cha alkali na mkusanyiko wa alkali unaweza kudumishwa, na suluhisho la mmenyuko linaweza kujazwa tena kwa wakati. wa maji ili kudumisha mkusanyiko wa lye.
2) Mfumo wa kirekebishaji cha transfoma
Mfumo huu una vifaa viwili hasa: transfoma na kabati la kurekebisha. Kazi yake kuu ni kubadilisha nguvu ya AC ya 10/35KV inayotolewa na mmiliki wa sehemu ya mbele kuwa nguvu ya DC inayohitajika na electrolyzer, na kusambaza nguvu ya DC kwa electrolyzer. Sehemu ya nguvu inayotolewa hutumika kutenganisha maji moja kwa moja. Molekuli ni hidrojeni na oksijeni, na sehemu nyingine hutoa joto, ambalo hutolewa na kipozezi cha lye kupitia maji ya kupoeza.
Transfoma nyingi ni za aina ya mafuta. Zikiwekwa ndani au ndani ya chombo, transfoma za aina kavu zinaweza kutumika. Transfoma zinazotumika katika vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni ya maji ya elektroliti ni transfoma maalum na zinahitaji kulinganishwa kulingana na data ya kila elektroliza, kwa hivyo ni vifaa vilivyobinafsishwa.
(3) mfumo wa kabati la usambazaji wa umeme
Kabati la usambazaji wa umeme hutumika zaidi kusambaza 400V au inayojulikana kama vifaa vya 380V kwa vipengele mbalimbali vyenye mota katika mifumo ya utenganishaji na utakaso wa hidrojeni na oksijeni iliyo nyuma ya vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni vya maji vya elektroliti. Vifaa hivyo vinajumuisha mzunguko wa alkali katika mfumo wa utenganishaji wa hidrojeni na oksijeni. Pampu, pampu za kujaza maji katika mifumo saidizi; waya za kupasha joto katika mifumo ya kukausha na utakaso, na mifumo saidizi inayohitajika na mfumo mzima, kama vile mashine za maji safi, vipozezi, vigandamiza hewa, minara ya kupoeza, na vigandamiza hidrojeni vya nyuma, mashine za hidrojeni na vifaa vingine. Ugavi wa umeme pia unajumuisha usambazaji wa umeme kwa ajili ya taa, ufuatiliaji na mifumo mingine ya kituo kizima.
(4) mfumo wa udhibiti
Mfumo wa udhibiti hutekeleza udhibiti otomatiki wa PLC. PLC kwa ujumla hutumia Siemens 1200 au 1500. Umewekwa na skrini ya kugusa ya mwingiliano wa kiolesura cha binadamu na kompyuta, na onyesho la uendeshaji na vigezo vya kila mfumo wa vifaa na onyesho la mantiki ya udhibiti hugunduliwa kwenye skrini ya kugusa.
5) Mfumo wa mzunguko wa alkali
Mfumo huu unajumuisha vifaa vikuu vifuatavyo:
Kitenganishi cha hidrojeni na oksijeni - pampu ya mzunguko wa alkali - vali - kichujio cha alkali - kielektroliza
Mchakato mkuu ni: kioevu cha alkali kilichochanganywa na hidrojeni na oksijeni katika kitenganishi cha hidrojeni na oksijeni hutenganishwa na kitenganishi cha gesi-kimiminika na kisha hutiririka kurudi kwenye pampu ya mzunguko wa kioevu cha alkali. Hapa kitenganishi cha hidrojeni na kitenganishi cha oksijeni vimeunganishwa, na pampu ya mzunguko wa kioevu cha alkali itarudi. Kioevu cha alkali huzunguka hadi kwenye vali na kichujio cha kioevu cha alkali upande wa nyuma. Baada ya kichujio kuchuja uchafu mkubwa, kioevu cha alkali huzunguka hadi ndani ya electrolyzer.
(6) Mfumo wa hidrojeni
Hidrojeni huzalishwa kutoka upande wa elektrodi ya kathodi na hufikia kitenganishi pamoja na mfumo wa mzunguko wa kioevu cha alkali. Katika kitenganishi, kwa sababu hidrojeni yenyewe ni nyepesi kiasi, itatengana kiasili na kioevu cha alkali na kufikia sehemu ya juu ya kitenganishi, na kisha kupita kwenye bomba kwa ajili ya kutenganisha na kupoeza zaidi. Baada ya kupoeza maji, kikamata matone hukamata matone na kufikia usafi wa takriban 99%, ambao hufikia mfumo wa kukausha na kusafisha wa nyuma.
Uokoaji: Uokoaji wa hidrojeni hutumika hasa kwa ajili ya uokoaji wakati wa kuanza na kuzima, operesheni isiyo ya kawaida au hitilafu ya usafi, na uokoaji wa hitilafu.
(7) Mfumo wa oksijeni
Njia ya oksijeni ni sawa na ile ya hidrojeni, lakini katika kitenganishi tofauti.
Uhamisho: Kwa sasa, miradi mingi ya oksijeni hutibiwa kwa uhamisho.
Matumizi: Thamani ya matumizi ya oksijeni ina maana tu katika miradi maalum, kama vile baadhi ya matukio ya matumizi ambayo yanaweza kutumia oksijeni ya hidrojeni na oksijeni yenye usafi wa hali ya juu, kama vile watengenezaji wa nyuzi za macho. Pia kuna baadhi ya miradi mikubwa ambayo imetenga nafasi kwa ajili ya matumizi ya oksijeni. Matukio ya matumizi ya nyuma ni uzalishaji wa oksijeni kioevu baada ya kukausha na kusafisha, au matumizi ya oksijeni ya kimatibabu kupitia mfumo wa utawanyiko. Hata hivyo, uboreshaji wa matukio haya ya matumizi bado haujabainishwa. Uthibitisho zaidi.
(8) mfumo wa maji ya kupoeza
Mchakato wa elektrolisisi ya maji ni mmenyuko wa endothermiki. Mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni lazima utolewe na nishati ya umeme. Hata hivyo, nishati ya umeme inayotumiwa na mchakato wa elektrolisisi ya maji inazidi ufyonzaji wa joto wa kinadharia wa mmenyuko wa elektrolisisi ya maji. Hiyo ni kusema, sehemu ya umeme unaotumiwa na elektrolisisi hubadilishwa kuwa joto. Sehemu hii Joto hutumika zaidi kupasha joto mfumo wa mzunguko wa alkali mwanzoni, ili halijoto ya myeyusho wa alkali ipande hadi kiwango cha joto cha 90±5°C kinachohitajika na vifaa. Ikiwa elektrolisisi itaendelea kufanya kazi baada ya kufikia halijoto iliyokadiriwa, joto linalozalishwa linahitaji kutumika. Maji ya kupoeza hutolewa ili kudumisha halijoto ya kawaida ya eneo la mmenyuko wa elektrolisisi. Halijoto ya juu katika eneo la mmenyuko wa elektrolisisi inaweza kupunguza matumizi ya nishati, lakini ikiwa halijoto ni kubwa mno, utando wa chumba cha elektrolisisi utaharibiwa, ambayo pia itakuwa na madhara kwa uendeshaji wa muda mrefu wa vifaa.
Kifaa hiki kinahitaji halijoto ya uendeshaji idumishwe kwa si zaidi ya 95°C. Zaidi ya hayo, hidrojeni na oksijeni zinazozalishwa lazima pia zipoe na kuondoa unyevu, na kifaa cha kurekebisha kinachodhibitiwa na silikoni kilichopozwa kwa maji pia kina mabomba muhimu ya kupoeza.
Mwili wa pampu wa vifaa vikubwa pia unahitaji ushiriki wa maji ya kupoeza.
(9) Mfumo wa kujaza na kusafisha nitrojeni
Kabla ya kurekebisha na kuendesha kifaa, mfumo lazima ujazwe na nitrojeni kwa ajili ya kupima ukali wa hewa. Kabla ya kuanza kwa kawaida, awamu ya gesi ya mfumo pia inahitajika kusafishwa kwa nitrojeni ili kuhakikisha kwamba gesi katika nafasi ya awamu ya gesi pande zote mbili za hidrojeni na oksijeni iko mbali na safu inayoweza kuwaka na kulipuka.
Baada ya vifaa kufungwa, mfumo wa udhibiti utadumisha shinikizo kiotomatiki na kuhifadhi kiasi fulani cha hidrojeni na oksijeni ndani ya mfumo. Ikiwa shinikizo bado litapatikana wakati vifaa vimewashwa, hakuna haja ya kufanya usafishaji. Hata hivyo, ikiwa shinikizo lote litaondolewa, litahitaji kusafishwa tena. Kitendo cha usafishaji wa nitrojeni.
(10) Mfumo wa kukausha hidrojeni (utakaso) (hiari)
Hidrojeni inayozalishwa kutokana na elektrolisisi ya maji huondolewa unyevunyevu na kikaushio sambamba, na hatimaye husafishwa kwa kichujio cha bomba la nikeli kilichochomwa ili kupata hidrojeni kavu. (Kulingana na mahitaji ya mtumiaji kwa hidrojeni ya bidhaa, mfumo unaweza kuongeza kifaa cha utakaso, na utakaso hutumia uondoaji wa oksidi ya kichocheo cha paladiamu-platinamu bimetaliki).
Hidrojeni inayozalishwa na kifaa cha kuzalisha hidrojeni cha elektrolisisi ya maji hutumwa kwenye kifaa cha kusafisha hidrojeni kupitia tanki la bafa.
Hidrojeni hupita kwanza kupitia mnara wa kuondoa oksijeni. Chini ya utendaji wa kichocheo, oksijeni katika hidrojeni humenyuka na hidrojeni ili kutoa maji.
Fomula ya mmenyuko: 2H2+O2 2H2O.
Kisha, hidrojeni hupitia kwenye kipozesha maji cha hidrojeni (ambacho hupoza gesi ili kupozesha mvuke wa maji kwenye gesi ili kutoa maji, na maji yaliyopozeshwa hutolewa kiotomatiki kutoka kwenye mfumo kupitia kikusanyaji cha kioevu) na kuingia kwenye mnara wa kufyonza maji.
Muda wa chapisho: Mei-14-2024
