Kielektronikihidrojenikitengo cha uzalishaji kinajumuisha seti kamili ya elektrolisisi ya majihidrojenivifaa vya uzalishaji, pamoja na vifaa vikuu vikiwemo:
1. Seli ya elektroliti
2. Kifaa cha kutenganisha kioevu cha gesi
3. Mfumo wa kukausha na kusafisha
4. Sehemu ya umeme inajumuisha: transfoma, kabati la kurekebisha, kabati la kudhibiti PLC, kabati la vifaa, kabati la usambazaji, kompyuta ya juu, n.k.
5. Mfumo saidizi unajumuisha zaidi: tanki la myeyusho wa alkali, tanki la maji ghafi, pampu ya maji ya vipodozi, silinda ya nitrojeni/baa ya basi, n.k. 6. Mfumo saidizi wa jumla wa vifaa unajumuisha: mashine ya maji safi, mnara wa chiller, chiller, compressor ya hewa, n.k.
vipozezi vya hidrojeni na oksijeni, na maji hukusanywa kwa mtego wa matone kabla ya kutumwa chini ya udhibiti wa mfumo wa udhibiti; elektroliti hupitiahidrojenina vichujio vya alkali ya oksijeni, vipozezi vya alkali ya hidrojeni na oksijeni mtawalia chini ya ushawishi wa pampu ya mzunguko, na kisha hurudi kwenye seli ya elektroliti kwa ajili ya uchakataji zaidi wa elektroli.
Shinikizo la mfumo linadhibitiwa na mfumo wa kudhibiti shinikizo na mfumo wa kudhibiti shinikizo tofauti ili kukidhi mahitaji ya michakato na uhifadhi wa chini.
Hidrojeni inayozalishwa na elektrolisisi ya maji ina faida za usafi wa hali ya juu na uchafu mdogo. Kwa kawaida, uchafu katika gesi ya hidrojeni inayozalishwa na elektrolisisi ya maji ni oksijeni na maji pekee, bila vipengele vingine (ambavyo vinaweza kuepuka sumu ya vichocheo fulani). Hii hutoa urahisi wa kuzalisha gesi ya hidrojeni yenye usafi wa hali ya juu, na gesi iliyosafishwa inaweza kufikia viwango vya gesi za viwandani za kiwango cha kielektroniki.
Hidrojeni inayozalishwa na kitengo cha uzalishaji wa hidrojeni hupitia kwenye tanki la bafa ili kuimarisha shinikizo la utendaji kazi wa mfumo na kuondoa zaidi maji ya bure kutoka kwa hidrojeni.
Baada ya kuingia kwenye kifaa cha kusafisha hidrojeni, hidrojeni inayozalishwa na elektrolisisi ya maji husafishwa zaidi, kwa kutumia kanuni za mmenyuko wa kichocheo na ufyonzaji wa ungo wa molekuli ili kuondoa oksijeni, maji, na uchafu mwingine kutoka kwa hidrojeni.
Vifaa vinaweza kuanzisha mfumo wa kurekebisha uzalishaji wa hidrojeni kiotomatiki 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 kwa PLC kwa kulinganisha na thamani ya awali iliyowekwa, na baada ya mabadiliko kinyume na hesabu ya PID, kitatoa ishara ya 20-4mA kwenye kabati la kurekebisha ili kurekebisha ukubwa wa mkondo wa elektroli, na hivyo kufikia lengo la marekebisho ya kiotomatiki ya uzalishaji wa hidrojeni kulingana na mabadiliko katika mzigo wa hidrojeni.
Mwitikio pekee katika mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni kwa kutumia elektrolisisi ya maji ni maji (H2O), ambayo yanahitaji kutolewa maji ghafi kila mara kupitia pampu ya kujaza maji. Nafasi ya kujaza maji iko kwenye kitenganishi cha hidrojeni au oksijeni. Kwa kuongezea, hidrojeni na oksijeni zinahitaji kuchukua kiasi kidogo cha maji wakati wa kuondoka kwenye mfumo. Vifaa vyenye matumizi ya chini ya maji vinaweza kutumia 1L/Nm³H2, huku vifaa vikubwa vikiweza kuipunguza hadi 0.9L/Nm³H2. Mfumo hujaza maji ghafi kila mara, ambayo yanaweza kudumisha uthabiti wa kiwango na mkusanyiko wa kioevu cha alkali. Inaweza pia kujaza maji yaliyoitikia kwa wakati unaofaa ili kudumisha mkusanyiko wa myeyusho wa alkali.
- Mfumo wa kirekebishaji cha transfoma
Mfumo huu una vifaa viwili, 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 seli ya elektroliti, na kusambaza nguvu ya DC kwa seli ya elektroliti. Sehemu ya nguvu inayotolewa hutumika kutenganisha molekuli za maji moja kwa moja kuwa hidrojeni na oksijeni, na sehemu nyingine hutoa joto, ambalo hufanywa na kipoeza cha alkali 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 kwa vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni ya maji ya elektroliti ni transfoma maalum ambazo zinahitaji kulinganishwa kulingana na data ya kila seli ya elektroliti, kwa hivyo ni vifaa vilivyobinafsishwa.
Hivi sasa, kabati la kurekebisha linalotumika sana ni aina ya thyristor, ambayo inaungwa mkono na watengenezaji wa vifaa kutokana na muda wake mrefu wa matumizi, uthabiti wa juu, na bei ya chini. Hata hivyo, kutokana na hitaji la kurekebisha vifaa vikubwa kwa nishati mbadala ya mbele, ufanisi wa ubadilishaji wa makabati ya kurekebisha thyristor ni mdogo. Hivi sasa, watengenezaji mbalimbali wa makabati ya kurekebisha wanajitahidi kupitisha makabati mapya ya kurekebisha IGBT. IGBT tayari ni ya kawaida sana katika tasnia zingine kama vile nguvu ya upepo, na inaaminika kwamba makabati ya kurekebisha IGBT yatakuwa na maendeleo makubwa katika siku zijazo.
- Mfumo wa makabati ya usambazaji
Kabati la usambazaji hutumika zaidi kusambaza umeme kwa vipengele mbalimbali vyenye mota katika mfumo wa utenganishaji na utakaso wa oksijeni ya hidrojeni nyuma ya vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni ya maji ya elektroliti, ikiwa ni pamoja na 400V au kwa kawaida hujulikana kama vifaa vya 380V. Vifaa hivyo vinajumuisha pampu ya mzunguko wa alkali katika mfumo wa utenganishaji wa oksijeni ya hidrojeni na pampu ya maji ya vipodozi katika mfumo saidizi; Ugavi wa umeme kwa waya za kupasha joto katika mfumo wa kukausha na utakaso, pamoja na mifumo saidizi inayohitajika kwa mfumo mzima kama vile mashine za maji safi, vipozaji, vigandamiza hewa, minara ya kupoeza, na vigandamiza hidrojeni vya nyuma, mashine za hidrojeni, n.k., pia inajumuisha usambazaji wa umeme kwa ajili ya taa, ufuatiliaji, na mifumo mingine ya kituo kizima.
- Cutangulizimfumo wa l
Mfumo wa udhibiti hutekeleza udhibiti wa kiotomatiki wa PLC. PLC kwa ujumla hutumia Siemens 1200 au 1500, na ina skrini ya kugusa ya kiolesura cha mwingiliano wa binadamu na mashine. Onyesho la uendeshaji na vigezo vya kila mfumo wa vifaa pamoja na onyesho la mantiki ya udhibiti hugunduliwa kwenye skrini ya kugusa.
5. Mfumo wa mzunguko wa myeyusho wa alkali
Mfumo huu unajumuisha vifaa vikuu vifuatavyo:
Kitenganishi cha oksijeni ya hidrojeni – Pampu ya mzunguko wa suluhisho la alkali – Vali – Kichujio cha suluhisho la alkali – Seli ya elektroliti
Mchakato mkuu ni kama ifuatavyo: myeyusho wa alkali uliochanganywa na hidrojeni na oksijeni katika kitenganishi cha oksijeni ya hidrojeni hutenganishwa na kitenganishi cha gesi-kimiminika na kurudishwa kwenye pampu ya mzunguko wa myeyusho wa alkali. Kitenganishi cha hidrojeni na kitenganishi cha oksijeni vimeunganishwa hapa, na pampu ya mzunguko wa myeyusho wa alkali huzunguka myeyusho wa alkali uliorudishwa kwenye kichujio cha vali na myeyusho wa alkali upande wa nyuma. Baada ya kichujio kuchuja uchafu mkubwa, myeyusho wa alkali huzunguka hadi ndani ya seli ya elektroliti.
6. Mfumo wa hidrojeni
Gesi ya hidrojeni huzalishwa kutoka upande wa elektrodi ya kathodi na kufikia kitenganishi pamoja na mfumo wa mzunguko wa myeyusho wa alkali. Ndani ya kitenganishi, gesi ya hidrojeni ni nyepesi kiasi na imetenganishwa kiasili na myeyusho wa alkali, ikifikia sehemu ya juu ya kitenganishi. Kisha, hupitia mabomba kwa ajili ya kutenganishwa zaidi, ikipozwa na maji ya kupoeza, na kukusanywa na kifaa cha kukamata matone ili kufikia usafi wa takriban 99% kabla ya kufikia mfumo wa kukausha na kusafisha wa nyuma.
Uokoaji: Uokoaji wa gesi ya hidrojeni hutumika zaidi wakati wa vipindi vya kuanza na kuzima, shughuli zisizo za kawaida, au wakati usafi haufikii viwango, na pia kwa ajili ya utatuzi wa matatizo.
7. Mfumo wa oksijeni
Njia ya oksijeni ni sawa na ile ya hidrojeni, isipokuwa kwamba inafanywa katika vitenganishi tofauti.
Kumwaga: Hivi sasa, miradi mingi hutumia njia ya kumwaga oksijeni.
Matumizi: Thamani ya matumizi ya oksijeni ina maana tu katika miradi maalum, kama vile matumizi ambayo yanaweza kutumia 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 kwa ajili ya uzalishaji wa oksijeni kioevu baada ya kukausha na kusafisha, au kwa ajili ya oksijeni ya kimatibabu kupitia mifumo ya utawanyiko. Hata hivyo, usahihi wa matukio haya ya matumizi bado unahitaji uthibitisho zaidi.
8. Mfumo wa maji ya kupoeza
Mchakato wa elektrolisisi ya maji ni mmenyuko wa endothermiki, na mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni lazima utoe nishati ya umeme. Hata hivyo, nishati ya umeme inayotumiwa katika mchakato wa elektrolisisi ya maji inazidi ufyonzaji wa joto wa kinadharia wa mmenyuko wa elektrolisisi ya maji. Kwa maneno mengine, sehemu ya umeme inayotumika katika seli ya elektrolisisi hubadilishwa kuwa joto, ambalo hutumika zaidi kupasha joto mfumo wa mzunguko wa suluhisho la alkali mwanzoni, na kuongeza halijoto ya suluhisho la alkali hadi kiwango kinachohitajika cha joto cha 90 ± 5 ℃ kwa vifaa. Ikiwa seli ya elektrolisisi itaendelea kufanya kazi baada ya kufikia halijoto iliyokadiriwa, joto linalozalishwa linahitaji kufanywa kwa maji ya kupoeza 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, diaphragm ya chumba cha elektrolisisi itaharibika, ambayo pia itakuwa na madhara kwa uendeshaji wa muda mrefu wa vifaa.
Joto bora la uendeshaji kwa kifaa hiki linahitaji kudumishwa kwa si zaidi ya 95 ℃. Zaidi ya hayo, hidrojeni na oksijeni zinazozalishwa pia zinahitaji kupozwa na kuondolewa unyevu, na kifaa cha kurekebisha thyristor kilichopozwa kwa maji pia kina vifaa vya mabomba muhimu ya kupoeza.
Mwili wa pampu wa vifaa vikubwa pia unahitaji ushiriki wa maji ya kupoeza.
- Mfumo wa kujaza na kusafisha nitrojeni
Kabla ya kurekebisha na kuendesha kifaa, jaribio la kukazwa kwa nitrojeni linapaswa kufanywa kwenye mfumo. Kabla ya kuanza kwa kawaida, inahitajika pia kusafisha awamu ya gesi ya mfumo 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 lipo wakati wa kuanza, hakuna haja ya kufanya kitendo cha kusafisha. Hata hivyo, ikiwa shinikizo litapungua kabisa, kitendo cha kusafisha nitrojeni kinahitaji kufanywa tena.
- Mfumo wa kukausha hidrojeni (utakaso) (hiari)
Gesi ya hidrojeni iliyoandaliwa kutokana na elektrolisisi ya maji huondolewa unyevunyevu kwa kutumia kikaushio sambamba, na hatimaye husafishwa kwa kichujio cha bomba la nikeli kilichochomwa ili kupata gesi kavu ya hidrojeni. Kulingana na mahitaji ya mtumiaji kwa hidrojeni ya bidhaa, mfumo unaweza kuongeza kifaa cha utakaso, ambacho hutumia uondoaji wa oksijeni wa kichocheo cha paladiamu platinamu bimetali kwa ajili ya utakaso.
Hidrojeni inayozalishwa na kitengo cha uzalishaji wa hidrojeni cha elektrolisisi ya maji hutumwa kwenye kitengo cha utakaso wa hidrojeni kupitia tanki la bafa.
Gesi ya hidrojeni hupita kwanza kupitia mnara wa kuondoa oksijeni, na chini ya hatua ya kichocheo, oksijeni katika gesi ya hidrojeni humenyuka na gesi ya hidrojeni ili kutoa maji.
Fomula ya mmenyuko: 2H2+O2 2H2O.
Kisha, gesi ya hidrojeni hupitia kwenye kipozesha hidrojeni (ambacho hupoza gesi ili kupoza mvuke wa maji ndani ya maji, ambayo hutolewa kiotomatiki nje ya mfumo kupitia kikusanyaji) na kuingia kwenye mnara wa kunyonya.
Muda wa chapisho: Desemba-03-2024
