Электролиз сутегін өндіру қондырғысы су электролизі сутегін өндіру жабдықтарының толық жиынтығын қамтиды. Негізгі жабдық:
1. Электролизер
2. Газ-сұйықтықты бөлу құрылғысы
3. Кептіру және тазарту жүйесі
4. Электрлік бөлікке мыналар кіреді: трансформатор, түзеткіш шкаф, PLC бағдарлама басқару шкафы, аспап шкафы, қуатты тарату шкафы, негізгі компьютер және т.б.
5. Қосалқы жүйе негізінен мыналарды қамтиды: сілтілік бак, шикізат суы багы, сумен жабдықтау сорғысы, азот бөтелкесі/шина штангасы және т.б.
6. Жабдықтың жалпы қосалқы жүйесіне мыналар кіреді: таза су машинасы, салқындатқыш су мұнарасы, салқындатқыш, ауа компрессоры және т.б.
Электролиттік сутегі өндірісі қондырғысында су электролизерде тұрақты токтың әсерінен сутектің бір бөлігіне және оттегінің 1/2 бөлігіне ыдырайды. Түзілген сутегі мен оттегі бөлу үшін электролитпен бірге газ-сұйықтық сепараторына жіберіледі. Сутегі мен оттегі сутегі мен оттегі салқындатқыштарымен салқындатылады, ал тамшы ұстағыш суды ұстап, кетіреді, содан кейін басқару жүйесінің басқаруымен жіберіледі; циркуляциялық сорғының әсерінен электролит сутегі, оттегі сілтілі сүзгі, сутегі, оттегі сілтілі сүзгі және т.б. арқылы өтеді. Сұйық салқындатқыш, содан кейін электролизерге қайтарылып, электролизді жалғастырады.
Жүйенің қысымы кейінгі процестер мен сақтау талаптарын қанағаттандыру үшін қысымды басқару жүйесі және дифференциалды қысымды басқару жүйесі арқылы реттеледі.
Су электролизі арқылы өндірілген сутегінің жоғары тазалық пен аз қоспалардың артықшылықтары бар. Әдетте, су электролизі арқылы өндірілген сутегідегі қоспалар тек оттегі мен судан тұрады, басқа компоненттер болмайды (кейбір катализаторлардың улануын болдырмайды), бұл жоғары тазалықтағы сутегін өндіруге ыңғайлылықты қамтамасыз етеді. Тазартылғаннан кейін өндірілген газ электронды өнеркәсіптік газ көрсеткіштеріне жете алады.
Сутегі өндіру құрылғысы шығаратын сутегі жүйенің жұмыс қысымын тұрақтандыру және сутегідегі бос суды одан әрі кетіру үшін буферлік резервуар арқылы өтеді.
Сутегі сутегін тазарту құрылғысына енгеннен кейін, су электролизі арқылы өндірілген сутегі одан әрі тазартылады, ал сутегідегі оттегі, су және басқа да қоспалар каталитикалық реакция және молекулалық елек адсорбциясы принциптерін қолдана отырып жойылады.
Жабдық нақты жағдайға сәйкес сутегі өндірісін автоматты түрде реттеу жүйесін орната алады. Газ жүктемесінің өзгеруі сутегі сақтау ыдысының қысымының ауытқуына әкеледі. Сақтау ыдысына орнатылған қысым таратқышы 4-20 мА сигнал шығарып, оны PLC-ге жібереді. Бастапқы орнатылған мәнді салыстырып, кері түрлендіру мен PID есептеуін орындағаннан кейін, 20-4 мА сигнал шығарылып, түзеткіш шкафқа жіберіліп, электролиз тогының өлшемін реттейді, осылайша сутегі жүктемесінің өзгеруіне сәйкес сутегі өндірісін автоматты түрде реттеу мақсатына қол жеткізіледі.
Сілтілік су электролизі сутегін өндіру жабдықтары негізінен келесі жүйелерді қамтиды:
(1) Шикізат су жүйесі
Су электролизі кезінде сутегін өндіру процесінде әрекеттесетін жалғыз нәрсе - су (H2O), оны суды толтыру сорғысы арқылы шикі сумен үздіксіз толтырып отыру қажет. Суды толтыру орны сутегі немесе оттегі сепараторында орналасқан. Сонымен қатар, жүйеден шыққан кезде аз мөлшерде сутегі мен оттегіні алып тастау керек. Ылғалдың мөлшері. Шағын жабдықтың су шығыны 1 л/Нм³Н2 құрайды, ал үлкен жабдықтың су шығынын 0,9 л/Нм³Н2 дейін азайтуға болады. Жүйе шикі суды үздіксіз толтырып отырады. Суды толтыру арқылы сілтілі сұйықтық деңгейінің тұрақтылығы мен сілтілі концентрацияны сақтауға болады, ал реакция ерітіндісін уақытында толтырып, сілті концентрациясын сақтауға болады.
2) Трансформатор түзеткіш жүйесі
Бұл жүйе негізінен екі құрылғыдан тұрады: трансформатор және түзеткіш шкаф. Оның негізгі функциясы - алдыңғы жақ иесі беретін 10/35 кВ айнымалы ток қуатын электролизерге қажетті тұрақты ток қуатына түрлендіру және электролизерге тұрақты ток қуатын беру. Берілген қуаттың бір бөлігі суды тікелей ыдыратуға пайдаланылады. Молекулалар сутегі мен оттегіден тұрады, ал екінші бөлігі жылу шығарады, оны сілті салқындатқыш салқындатқыш су арқылы шығарады.
Трансформаторлардың көпшілігі май типті. Егер үй ішінде немесе контейнердің ішінде орналастырылса, құрғақ типті трансформаторларды пайдалануға болады. Электролиттік сутегі өндірісі жабдықтарында қолданылатын трансформаторлар арнайы трансформаторлар болып табылады және әрбір электролизердің деректеріне сәйкес сәйкестендіруді қажет етеді, сондықтан олар жекелендірілген жабдық болып табылады.
(3) қуатты тарату шкафының жүйесі
Қуат тарату шкафы негізінен электролиттік су сутегін өндіру жабдықтарының артындағы сутегі мен оттегіні бөлу және тазарту жүйелеріндегі қозғалтқыштары бар әртүрлі компоненттерге 400 В немесе әдетте 380 В деп аталатын жабдықты жеткізу үшін қолданылады. Жабдыққа сутегі мен оттегіні бөлу құрылымындағы сілті айналымы кіреді. Қосымша жүйелердегі сорғылар, суды толтыру сорғылары; кептіру және тазарту жүйелеріндегі жылыту сымдары және таза су машиналары, салқындатқыштар, ауа компрессорлары, салқындату мұнаралары және артқы сутегі компрессорлары, гидрогенизация машиналары және басқа жабдықтар сияқты бүкіл жүйеге қажетті қосалқы жүйелер. Қуатпен жабдықтау сонымен қатар бүкіл станцияның жарықтандыру, бақылау және басқа жүйелерін қуатпен жабдықтауды қамтиды.
(4) басқару жүйесі
Басқару жүйесі PLC автоматты басқаруын жүзеге асырады. PLC әдетте Siemens 1200 немесе 1500 пайдаланады. Ол адам-компьютер өзара әрекеттесу интерфейсінің сенсорлық экранымен жабдықталған, және жабдықтың әрбір жүйесінің жұмысы мен параметрлерін көрсету және басқару логикасын көрсету сенсорлық экранда жүзеге асырылады.
5) Сілтілік айналым жүйесі
Бұл жүйе негізінен келесі негізгі жабдықтарды қамтиды:
Сутегі және оттегі бөлгіші - сілтілік айналым сорғысы - клапан - сілтілік сүзгі - электролизер
Негізгі процесс: сутегі мен оттегі сепараторындағы сутегі мен оттегі араласқан сілтілі сұйықтық газ-сұйықтық сепараторымен бөлініп, содан кейін сілтілі сұйықтық айналым сорғысына қайта ағады. Мұнда сутегі сепараторы мен оттегі сепараторы қосылады, ал сілтілі сұйықтық айналым сорғысы кері ағып кетеді. Сілтілік сұйықтық артқы жағындағы клапанға және сілтілі сұйықтық сүзгісіне айналады. Сүзгі ірі қоспаларды сүзіп алғаннан кейін, сілтілі сұйықтық электролизердің ішіне айналады.
(6) Сутегі жүйесі
Сутегі катод электроды жағынан түзіліп, сілтілік сұйықтық айналым жүйесімен бірге сепараторға жетеді. Сепараторда сутегінің өзі салыстырмалы түрде жеңіл болғандықтан, ол сілтілік сұйықтықтан табиғи түрде бөлініп, сепаратордың жоғарғы бөлігіне жетеді, содан кейін одан әрі бөлу және салқындату үшін құбыр арқылы өтеді. Сумен салқындағаннан кейін тамшы ұстағыш тамшыларды ұстап, шамамен 99% тазалыққа жетеді, бұл артқы жағындағы кептіру және тазарту жүйесіне жетеді.
Эвакуация: Сутегін эвакуациялау негізінен іске қосу және өшіру кезінде, қалыптан тыс жұмыс немесе тазалықтың бұзылуы және ақаулықтарды эвакуациялау кезінде эвакуациялау үшін қолданылады.
(7) Оттегі жүйесі
Оттегінің жолы сутегінің жолы сияқты, бірақ басқа сепараторда.
Эвакуация: Қазіргі уақытта оттегі жобаларының көпшілігі эвакуациялау арқылы өңделеді.
Пайдалану: Оттегінің пайдалану құндылығы тек арнайы жобаларда ғана маңызды, мысалы, оптикалық талшықты өндірушілер сияқты сутегі мен жоғары тазалықтағы оттегіні пайдалана алатын кейбір қолданбалы сценарийлерде. Сондай-ақ, оттегіні пайдалануға орын қалдырған кейбір ірі жобалар бар. Қолданудың артқы жағындағы сценарийлер - кептіруден және тазартудан кейін сұйық оттегін өндіру немесе дисперсиялық жүйе арқылы медициналық оттегін пайдалану. Дегенмен, бұл пайдалану сценарийлерін жетілдіру әлі анықталған жоқ. Қосымша растау.
(8) салқындату су жүйесі
Судың электролиз процесі эндотермиялық реакция болып табылады. Сутегін өндіру процесі электр энергиясымен қамтамасыз етілуі керек. Дегенмен, су электролизі процесінде тұтынылатын электр энергиясы су электролизі реакциясының теориялық жылу сіңіруінен асып түседі. Яғни, электролизер пайдаланатын электр энергиясының бір бөлігі жылуға айналады. Бұл бөлікте жылу негізінен сілтілік айналым жүйесін басында қыздыру үшін пайдаланылады, сондықтан сілті ерітіндісінің температурасы жабдыққа қажетті 90±5°C температура диапазонына дейін көтеріледі. Егер электролизер номиналды температураға жеткеннен кейін жұмыс істей берсе, пайда болған жылуды пайдалану қажет. Электролиз реакциясы аймағының қалыпты температурасын ұстап тұру үшін салқындатқыш су шығарылады. Электролиз реакциясы аймағындағы жоғары температура энергия тұтынуды азайтуы мүмкін, бірақ температура тым жоғары болса, электролиз камерасының мембранасы бұзылады, бұл жабдықтың ұзақ мерзімді жұмысына да зиян келтіреді.
Бұл құрылғы жұмыс температурасын 95°C-тан аспайтын температурада ұстауды талап етеді. Сонымен қатар, түзілген сутегі мен оттегіні де салқындату және ылғалдандыру қажет, ал сумен салқындатылатын кремниймен басқарылатын түзеткіш құрылғы қажетті салқындату құбырларымен жабдықталған.
Ірі жабдықтың сорғы корпусы салқындатқыш судың қатысуын да қажет етеді.
(9) Азот толтыру және азотты тазарту жүйесі
Құрылғыны жөндеп, іске қоспас бұрын, ауа өткізбейтіндігін тексеру үшін жүйе азотпен толтырылуы керек. Қалыпты іске қосу алдында, сутегі мен оттегінің екі жағындағы газ фазасы кеңістігіндегі газдың тұтанғыш және жарылғыш аймақтан алыс болуын қамтамасыз ету үшін жүйенің газ фазасын да азотпен тазарту қажет.
Жабдық өшірілгеннен кейін, басқару жүйесі автоматты түрде қысымды ұстап тұрады және жүйенің ішінде белгілі бір мөлшерде сутегі мен оттегіні сақтайды. Егер жабдық қосылған кезде қысым әлі де сақталса, тазартуды жүргізудің қажеті жоқ. Дегенмен, егер барлық қысым алынып тасталса, оны қайтадан тазарту қажет болады. Азотты тазарту әрекеті.
(10) Сутегімен кептіру (тазарту) жүйесі (міндетті емес)
Су электролизінен алынған сутегі параллель кептіргішпен ылғалдандырылады, соңында құрғақ сутегі алу үшін никель түтікшесінің сүзгісімен шаңдандырылады. (Пайдаланушының өнім сутегісіне қойылатын талаптарына сәйкес, жүйе тазарту құрылғысын қосуы мүмкін, ал тазарту палладий-платина биметалл каталитикалық тотықсыздандыруды қолданады).
Су электролизі арқылы сутегін өндіру құрылғысы шығаратын сутегі буферлік резервуар арқылы сутегін тазарту құрылғысына жіберіледі.
Сутегі алдымен деоксигенация мұнарасы арқылы өтеді. Катализатордың әсерінен сутегідегі оттегі сутегімен әрекеттесіп, су түзеді.
Реакция формуласы: 2H2+O2 2H2O.
Содан кейін сутегі сутегі конденсаторы арқылы өтеді (ол газды салқындатып, газдағы су буын конденсациялап, су түзеді, ал конденсацияланған су жүйеден сұйықтық жинағыш арқылы автоматты түрде шығарылады) және адсорбциялық мұнараға түседі.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 14 мамыр
