Электролиттіксутегіөндірістік блок су электролизінің толық жиынтығын қамтидысутегіөндірістік жабдықтар, негізгі жабдықтармен бірге:
1. Электролиттік жасуша
2. Газды сұйықтықты бөлу құрылғысы
3. Кептіру және тазарту жүйесі
4. Электрлік бөлікке мыналар кіреді: трансформатор, түзеткіш шкаф, PLC басқару шкафы, аспап шкафы, тарату шкафы, жоғарғы компьютер және т.б.
5. Қосалқы жүйеге негізінен мыналар кіреді: сілті ерітіндісінің багы, шикізат суының багы, қоспа су сорғысы, азот цилиндрі/шинасы және т.б. 6. Жабдықтың жалпы қосалқы жүйесіне мыналар кіреді: таза су машинасы, салқындатқыш мұнарасы, салқындатқыш, ауа компрессоры және т.б.
сутегі және оттегі салқындатқыштары, ал су тамшылатып жинау құрылғысы арқылы жиналып, басқару жүйесінің бақылауымен жіберіледі; электролит өтедісутегіжәне оттегі сілтілі сүзгілер, сутегі және оттегі сілтілі салқындатқыштар циркуляциялық сорғының әсерінен сәйкесінше электролизденеді, содан кейін одан әрі электролиз үшін электролиттік ұяшыққа қайтарылады.
Жүйенің қысымы қысымды басқару жүйесімен және дифференциалды қысымды басқару жүйесімен реттеледі, бұл кейінгі процестер мен сақтау талаптарын қанағаттандырады.
Су электролизі арқылы өндірілген сутегінің жоғары тазалық пен төмен қоспалардың артықшылықтары бар. Әдетте, су электролизі арқылы өндірілген сутегі газындағы қоспалар тек оттегі мен судан тұрады, басқа компоненттер жоқ (бұл белгілі бір катализаторлардың улануын болдырмайды). Бұл жоғары тазалықтағы сутегі газын өндіруге ыңғайлылықты қамтамасыз етеді, ал тазартылған газ электронды өнеркәсіптік газдардың стандарттарына сәйкес келеді.
Сутегі өндірісі қондырғысы шығаратын сутегі жүйенің жұмыс қысымын тұрақтандыру және сутегіден бос суды одан әрі кетіру үшін буферлік резервуар арқылы өтеді.
Сутегін тазарту құрылғысына кіргеннен кейін, су электролизі арқылы өндірілген сутегі каталитикалық реакция және молекулалық елек адсорбциясы принциптерін қолдана отырып, сутегіден оттегіні, суды және басқа да қоспаларды кетіру үшін одан әрі тазартылады.
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 бастапқы орнатылған мәнмен салыстыру үшін PLC-ге 4-20 мА сигнал шығарады, ал кері түрлендіруден және PID есептеуінен кейін электролиз тогының өлшемін реттеу үшін түзеткіш шкафқа 20-4 мА сигнал шығарады, осылайша сутегі жүктемесінің өзгеруіне сәйкес сутегі өндірісін автоматты түрде реттеу мақсатына қол жеткізіледі.
Су электролизі арқылы сутегін өндіру процесіндегі жалғыз реакция - су (H2O), оған суды толтыру сорғысы арқылы шикі суды үздіксіз беру қажет. Толтыру орны сутегі немесе оттегі сепараторында орналасқан. Сонымен қатар, сутегі мен оттегі жүйеден шыққан кезде аз мөлшерде суды алып кетуі керек. Суды аз тұтынатын жабдық 1 л/Нм³ H2 тұтына алады, ал үлкен жабдық оны 0,9 л/Нм³ H2 дейін азайта алады. Жүйе шикі суды үздіксіз толтырып отырады, бұл сілтілі сұйықтық деңгейі мен концентрациясының тұрақтылығын сақтай алады. Сондай-ақ, ол сілтілі ерітіндінің концентрациясын сақтау үшін реакцияға түскен суды уақтылы толтыра алады.
- Трансформатор түзеткіш жүйесі
Бұл жүйе негізінен екі құрылғыдан, трансформатордан және түзеткіш шкафтан тұрады. Оның негізгі функциясы - алдыңғы жақ иесі беретін 10/35 кВ айнымалы ток қуатын электролиттік ұяшыққа қажетті тұрақты ток қуатына түрлендіру және электролиттік ұяшыққа тұрақты ток қуатын беру. Берілген қуаттың бір бөлігі су молекулаларын сутегі мен оттегіге тікелей ыдырату үшін пайдаланылады, ал екінші бөлігі жылу шығарады, ол сілтілік салқындатқыш арқылы салқындатқыш су арқылы жүзеге асырылады.
Трансформаторлардың көпшілігі майлы типті. Егер үй ішінде немесе контейнердің ішінде орналастырылса, құрғақ типті трансформаторларды пайдалануға болады. Электролиттік сутегі өндірісі жабдықтарында қолданылатын трансформаторлар - әрбір электролиттік элементтің деректеріне сәйкес сәйкестендіруді қажет ететін арнайы трансформаторлар, сондықтан олар арнайы жасалған жабдық.
Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын түзеткіш шкаф - тиристор түрі, оны жабдық өндірушілері ұзақ пайдалану мерзіміне, жоғары тұрақтылығына және төмен бағасына байланысты қолдайды. Дегенмен, ірі көлемді жабдықты алдыңғы қатардағы жаңартылатын энергияға бейімдеу қажеттілігіне байланысты тиристор түзеткіш шкафтардың түрлендіру тиімділігі салыстырмалы түрде төмен. Қазіргі уақытта әртүрлі түзеткіш шкаф өндірушілері жаңа IGBT түзеткіш шкафтарын енгізуге тырысуда. IGBT жел энергетикасы сияқты басқа салаларда қазірдің өзінде кең таралған және IGBT түзеткіш шкафтары болашақта айтарлықтай дамиды деп есептеледі.
- Тарату шкафының жүйесі
Тарату шкафы негізінен электролиттік су сутегін өндіру жабдықтарының артындағы сутегі оттегін бөлу және тазарту жүйесіндегі қозғалтқыштары бар әртүрлі компоненттерді, соның ішінде 400 В немесе әдетте 380 В жабдықтарын қуатпен қамтамасыз ету үшін қолданылады. Жабдыққа сутегі оттегін бөлу құрылымындағы сілтілік айналым сорғысы және қосалқы жүйедегі су сорғысы кіреді; Кептіру және тазарту жүйесіндегі қыздыру сымдарына арналған қуат көзі, сондай-ақ таза су машиналары, салқындатқыштар, ауа компрессорлары, салқындату мұнаралары және артқы сутегі компрессорлары, гидрогенизация машиналары және т.б. сияқты бүкіл жүйеге қажетті қосалқы жүйелер, сондай-ақ бүкіл станцияның жарықтандыру, бақылау және басқа жүйелеріне арналған қуат көзі кіреді.
- Cкіріспеl жүйесі
Басқару жүйесі PLC автоматты басқаруын жүзеге асырады. PLC әдетте Siemens 1200 немесе 1500 стандарттарын қолданады және адам-машина өзара әрекеттесу интерфейсінің сенсорлық экранымен жабдықталған. Жабдықтың әрбір жүйесінің жұмысы мен параметрлерін көрсету, сондай-ақ басқару логикасын көрсету сенсорлық экранда жүзеге асырылады.
5. Сілті ерітіндісінің айналым жүйесі
Бұл жүйе негізінен келесі негізгі жабдықтарды қамтиды:
Сутегі оттегі бөлгіші – Сілті ерітіндісінің циркуляциялық сорғысы – Клапан – Сілті ерітіндісінің сүзгісі – Электролиттік элемент
Негізгі процесс келесідей: сутегі оттегі сепараторындағы сутегі мен оттегі араласқан сілтілі ерітінді газ-сұйық сепараторымен бөлініп, сілтілі ерітінді айналым сорғысына қайта жіберіледі. Сутегі сепараторы мен оттегі сепараторы осында қосылған, ал сілтілі ерітінді айналым сорғысы қайта жіберілген сілтілі ерітіндіні артқы жағындағы клапанға және сілтілі ерітінді сүзгісіне айналдырады. Сүзгі ірі қоспаларды сүзіп алғаннан кейін, сілтілі ерітінді электролиттік ұяшықтың ішіне айналдырылады.
6. Сутегі жүйесі
Сутегі газы катод электроды жағынан түзіліп, сілтілі ерітіндінің айналым жүйесімен бірге сепараторға жетеді. Сепаратордың ішінде сутегі газы салыстырмалы түрде жеңіл және сілтілі ерітіндіден табиғи түрде бөлініп, сепаратордың жоғарғы бөлігіне жетеді. Содан кейін ол әрі қарай бөлу үшін құбырлар арқылы өтеді, салқындатқыш сумен салқындатылады және тамшы ұстағышпен жиналып, артқы кептіру және тазарту жүйесіне жеткенге дейін шамамен 99% тазалыққа жетеді.
Эвакуация: Сутегі газын эвакуациялау негізінен іске қосу және тоқтату кезеңдерінде, қалыптан тыс жұмыстарда немесе тазалық стандарттарға сәйкес келмеген кезде, сондай-ақ ақаулықтарды жою үшін қолданылады.
7. Оттегі жүйесі
Оттегінің жолы сутегінің жолына ұқсас, тек ол әртүрлі сепараторларда жүзеге асырылады.
Босату: Қазіргі уақытта көптеген жобалар оттегін босату әдісін қолданады.
Пайдалану: Оттегінің пайдалану құндылығы тек арнайы жобаларда, мысалы, сутегі мен жоғары тазалықтағы оттегіні пайдалана алатын қолданбаларда, мысалы, талшықты-оптикалық өндірушілерде ғана маңызды. Сондай-ақ, оттегіні пайдалануға орын қалдырған кейбір ірі жобалар бар. Артқы қолдану сценарийлері кептіруден және тазартудан кейін сұйық оттегін өндіруге немесе дисперсиялық жүйелер арқылы медициналық оттегіге арналған. Дегенмен, бұл пайдалану сценарийлерінің дәлдігі әлі де қосымша растауды қажет етеді.
8. Салқындатқыш су жүйесі
Судың электролиз процесі эндотермиялық реакция болып табылады, ал сутегі өндіру процесі электр энергиясымен қамтамасыз етілуі керек. Дегенмен, су электролизі процесінде тұтынылатын электр энергиясы су электролизі реакциясының теориялық жылу сіңіруінен асып түседі. Басқаша айтқанда, электролиз ұяшығында пайдаланылатын электр энергиясының бір бөлігі жылуға айналады, ол негізінен басында сілтілі ерітінді айналымы жүйесін қыздыру үшін пайдаланылады, бұл сілтілі ерітіндінің температурасын жабдық үшін қажетті температура диапазонына дейін көтереді. Егер электролиз ұяшығы номиналды температураға жеткеннен кейін жұмыс істей берсе, электролиз реакциясы аймағының қалыпты температурасын ұстап тұру үшін пайда болған жылуды суды салқындату арқылы жүзеге асыру қажет. Электролиз реакциясы аймағындағы жоғары температура энергия тұтынуды азайтуы мүмкін, бірақ температура тым жоғары болса, электролиз камерасының диафрагмасы зақымдалады, бұл жабдықтың ұзақ мерзімді жұмысына да зиян келтіреді.
Бұл құрылғы үшін оңтайлы жұмыс температурасы 95 ℃-тан аспауы керек. Сонымен қатар, түзілген сутегі мен оттегіні де салқындату және ылғалдандыру қажет, ал сумен салқындатылатын тиристор түзеткіш құрылғысы қажетті салқындату құбырларымен жабдықталған.
Ірі жабдықтың сорғы корпусы салқындатқыш судың қатысуын да қажет етеді.
- Азот толтыру және азотты тазарту жүйесі
Құрылғыны жөндеп, іске қоспас бұрын, жүйеде азот тығыздығын тексеру қажет. Қалыпты іске қосу алдында, сутегі мен оттегінің екі жағындағы газ фазасы кеңістігіндегі газдың тұтанғыш және жарылғыш аймақтан алыс екеніне көз жеткізу үшін жүйенің газ фазасын азотпен тазарту қажет.
Жабдық өшірілгеннен кейін, басқару жүйесі автоматты түрде қысымды ұстап тұрады және жүйенің ішінде белгілі бір мөлшерде сутегі мен оттегіні сақтайды. Егер іске қосу кезінде қысым әлі де болса, тазарту әрекетін орындаудың қажеті жоқ. Дегенмен, егер қысым толығымен басылса, азотты тазарту әрекетін қайтадан орындау қажет.
- Сутегімен кептіру (тазарту) жүйесі (міндетті емес)
Су электролизінен дайындалған сутегі газы параллель кептіргішпен ылғалдандырылады, соңында құрғақ сутегі газын алу үшін никель түтікшесінің сүзгісімен тазартылады. Пайдаланушының өнім сутегісіне қойылатын талаптарына сәйкес, жүйе тазарту үшін палладий платина биметаллдық каталитикалық деоксигенациясын пайдаланатын тазарту құрылғысын қосуы мүмкін.
Су электролизі сутегі өндірісі қондырғысында өндірілген сутегі буферлік резервуар арқылы сутегін тазарту қондырғысына жіберіледі.
Сутегі газы алдымен деоксигенация мұнарасы арқылы өтеді, ал катализатордың әсерінен сутегі газындағы оттегі сутегі газымен әрекеттесіп, су түзеді.
Реакция формуласы: 2H2+O2 2H2O.
Содан кейін сутегі газы сутегі конденсаторы арқылы өтеді (ол газды су буын суға айналдыру үшін салқындатады, ол коллектор арқылы жүйеден тыс автоматты түрде шығарылады) және адсорбциялық мұнараға түседі.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 3 желтоқсан
