Селте электролизерында водород һәм селте әйләнеше Су электролизы Водород җитештерү процессы

Селте электролизерында водород җитештерү процессында, электролизерның үз сыйфатыннан тыш, җайланманың тотрыклы эшләвен ничек тәэмин итәргә, монда җайланманың селте әйләнеше күләме дә мөһим йогынты ясый.

Күптән түгел Кытай сәнәгать газлары ассоциациясенең водород профессиональ комитетының куркынычсызлык җитештерү технологияләре алмашу утырышында, водород су электролизы водород эксплуатациясе һәм хезмәт күрсәтү программасы җитәкчесе Хуан Ли чынбарлыкта сынау, эксплуатация һәм хезмәт күрсәтү процессында водород һәм селте әйләнеше күләмен көйләү тәҗрибәсе белән уртаклашты.

Түбәндә оригиналь документ бирелгән.

———————

Милли икеләтә углерод стратегиясе кысаларында, 25 ел дәвамында водород җитештерүгә махсуслашкан һәм водород энергиясе өлкәсендә беренче булып катнашкан Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd компаниясе, электролиз баклары йөрткечләрен проектлау, җиһазлар җитештерү, электрод белән каплау, шулай ук ​​электролиз бакларын сынау һәм эксплуатацияләү һәм хезмәт күрсәтүне үз эченә алган, яшел водород технологияләрен һәм җиһазларын эшләүне киңәйтә башлады.

БерСелте электролизерының эш принцибы

Электролит белән тутырылган электролизер аша даими ток үткәреп, су молекулалары электродларда электрохимик реакциягә керә һәм водород һәм кислородка таркала. Электролитның үткәрүчәнлеген арттыру өчен, гомуми электролит - 30% калий гидроксиды яки 25% натрий гидроксиды концентрацияле сулы эремә.

Электролизер берничә электролитик элементтан тора. Һәр электролиз камерасы катодтан, анодтан, диафрагмадан һәм электролиттан тора. Диафрагманың төп функциясе - газ үткәрүчәнлеген булдырмау. Электролизерның аскы өлешендә уртак керү һәм чыгу урыны, өске өлеше селте һәм окси-селте агымы каналыннан торган газ-сыеклык катнашмасы. Билгеле бер көчәнешкә туры токка күчә, көчәнеш суның теоретик таркалу көчәнешеннән 1,23 В һәм термик нейтраль көчәнештән 1,48 В артканда, электрод һәм сыеклык чикләре арасында оксид-тотыксызлану реакциясе бара, су водород һәм кислородка таркала.

Ике Селте ничек әйләнә

1️⃣Водород, кислород ян селте катнаш циклы

Бу әйләнеш формасында сыекча водород сепараторы һәм кислород сепараторының аскы өлешендәге тоташтыручы торба аша сыекча әйләнеш насосына керә, аннары суытканнан һәм фильтрлаганнан соң электролизерның катод һәм анод камераларына керә. Катнаш әйләнешнең өстенлекләре - гади структура, кыска процесс, арзанлык һәм электролизерның катод һәм анод камераларына сыекча әйләнешенең бер үк зурлыгын тәэмин итә алу; кимчелеге шунда ки, бер яктан, ул водород һәм кислородның сафлыгына тәэсир итәргә мөмкин, икенче яктан, водород-кислород сепараторы дәрәҗәсенең көйләнмәвенә китерергә мөмкин, бу водород-кислород кушылу куркынычын арттырырга мөмкин. Хәзерге вакытта сыекча кушылу циклының водород-кислород ягы иң еш очрый торган процесс.

2️⃣Водород һәм кислород ягындагы сыекчаның аерым әйләнеше

Бу әйләнеш формасы ике селте әйләнеш насосын, ягъни ике эчке әйләнеш насосын таләп итә. Водород сепараторының аскы өлешендәге селте водород ягындагы әйләнеш насосы аша үтә, суытыла һәм фильтрлана, аннары электролизерның катод камерасына керә; кислород сепараторының аскы өлешендәге селте кислород ягындагы әйләнеш насосы аша үтә, суытыла һәм фильтрлана, аннары электролизерның анод камерасына керә. Селтенең бәйсез әйләнешенең өстенлеге шунда ки, электролиз нәтиҗәсендә җитештерелгән водород һәм кислород югары сафлыкта була, водород һәм кислород сепараторын кушу куркынычын физик яктан булдырмый; кимчелеге - структура һәм процесс катлаулы һәм кыйммәт, шулай ук ​​ике яктагы насосларның агым тизлеге, басымы, көче һәм башка параметрларының тотрыклылыгын тәэмин итү кирәк, бу эшнең катлаулылыгын арттыра һәм системаның ике ягының да тотрыклылыгын контрольдә тоту таләбен куя.

Электролит суы белән водород җитештерүгә селтенең әйләнеш агымы тизлегенең өч йогынтысы һәм электролизерның эш торышы.

1️⃣Селте матдәсенең артык әйләнеше

(1) Водород һәм кислород сафлыгына йогынтысы

Водород һәм кислород селтедә билгеле бер эрүчәнлеккә ия булганлыктан, әйләнеш күләме бик зур, шуңа күрә эрегән водород һәм кислородның гомуми күләме арта һәм һәр камерага селте белән керә, бу электролизерның чыгу урынында водород һәм кислородның сафлыгы кимүгә китерә; әйләнеш күләме бик зур, шуңа күрә водород һәм кислород сыекчасы сепараторының тоту вакыты бик кыска, һәм тулысынча аерылмаган газ селте белән электролизер эченә кире кайтарыла, бу электролизерның электрохимик реакциясенең нәтиҗәлелегенә һәм водород һәм кислородның сафлыгына тәэсир итә, һәм бу электролизерда электрохимик реакциянең нәтиҗәлелегенә һәм водород һәм кислородның сафлыгына тәэсир итәчәк, һәм водород һәм кислородны чистарту җиһазларының дегидрогенизацияләү һәм деоксигенацияләү сәләтенә тәэсир итәчәк, нәтиҗәдә водород һәм кислородны чистартуның начар нәтиҗәсенә китерә һәм продуктларның сыйфатына тәэсир итә.

(2) Бак температурасына йогынтысы

Селте суыткычының чыгу температурасы үзгәрмәгән очракта, артык күп селте агымы электролизердан күбрәк җылылыкны алып китәчәк, бу исә бак температурасының төшүенә һәм куәтнең артуына китерәчәк.

(3) Ток һәм көчәнешкә йогынты

Селтенең артык әйләнеше ток һәм көчәнешнең тотрыклылыгына тәэсир итәчәк. Артык сыеклык агымы ток һәм көчәнешнең нормаль тирбәнешенә комачаулый, ток һәм көчәнешнең җиңел тотрыклыланмавына китерә, турылаткыч корпус һәм трансформаторның эш торышында тирбәнешләргә китерә, шуның белән водород җитештерүгә һәм сыйфатына тәэсир итә.

(4) Энергия куллануның артуы

Артык селте әйләнеше шулай ук ​​энергия куллануның артуына, эксплуатация чыгымнарының артуына һәм системаның энергия нәтиҗәлелегенең кимүенә китерергә мөмкин. Нигездә, өстәмә суыту суының эчке әйләнеше системасы һәм тышкы әйләнеш спрей һәм вентилятор, суытылган су йөкләнеше һ.б. арту нәтиҗәсендә энергия куллану арту белән гомуми энергия куллану да арта.

(5) Җиһазларның ватылуына китерергә

Артык сыекча әйләнеше сыекча әйләнеше насосына йөкләнешне арттыра, бу электролизердагы агым тизлегенең, басымның һәм температура тирбәнешләренең артуына туры килә, бу үз чиратында электролизер эчендәге электродларга, диафрагмаларга һәм прокладкаларга тәэсир итә, бу җиһазларның эшләмәвенә яки зарарлануына, шулай ук ​​хезмәт күрсәтү һәм ремонтлау өчен эш күләменең артуына китерергә мөмкин.

2️⃣Селте әйләнеше бик кечкенә

(1) Бак температурасына йогынтысы

Циркуляциядәге селте күләме җитәрлек булмаганда, электролизердагы җылылыкны вакытында алып булмый, нәтиҗәдә температура күтәрелә. Югары температуралы мохит газ фазасындагы суның туендырылган пар басымын күтәрә һәм су күләмен арттыра. Әгәр су җитәрлек дәрәҗәдә конденсацияләнмәсә, бу чистарту системасына йөкләнешне арттырачак һәм чистарту эффектына тәэсир итәчәк, шулай ук ​​катализатор һәм адсорбентның эффектына һәм гомер озынлыгына тәэсир итәчәк.

(2) Диафрагманың гомеренә йогынтысы

Дәвамлы югары температуралы мохит диафрагманың картаюын тизләтәчәк, аның эшчәнлеген киметәчәк яки хәтта ватылачак, диафрагманың ике ягында да водород һәм кислородның үзара үткәрүчәнлегенә китерәчәк, водород һәм кислородның сафлыгына тәэсир итәчәк. Үзара инфильтрация шартлауның түбән чигенә якынлашканда, электролизер куркынычы сизелерлек артачак. Шул ук вакытта, даими югары температура герметик прокладкага агып чыгу зыянын китерәчәк, аның хезмәт итү вакытын кыскартачак.

(3) Электродларга йогынты

Әгәр әйләнештәге селте күләме бик аз булса, барлыкка килгән газ электродның актив үзәгеннән тиз чыга алмый, һәм электролиз нәтиҗәлелегенә тәэсир итә; әгәр электрод электрохимик реакцияне башкару өчен селте белән тулысынча бәйләнешкә керә алмаса, өлешчә разряд аномалиясе һәм коры яну барлыкка килә, бу катализаторның электродта таралуын тизләтә.

(4) Элемент көчәнешенә йогынтысы

Циркуляциядәге селте күләме бик аз, чөнки электродның актив үзәгендә барлыкка килгән водород һәм кислород күбекләрен вакытында алып булмый, һәм электролиттагы эрегән газлар күләме арта, бу кечкенә камераның көчәнешен арттыра һәм энергия куллануны арттыра.

Селте әйләнешенең оптималь агым тизлеген билгеләү өчен дүрт ысул

Югарыда күрсәтелгән проблемаларны хәл итү өчен, тиешле чаралар күрергә кирәк, мәсәлән, сыекча әйләнеше системасын даими тикшереп тору, аның нормаль эшләвен тәэмин итү; электролизер тирәсендә җылылык таратуның яхшы шартларын саклау; һәм, кирәк булса, сыекча әйләнешенең артык зур яки бик аз күләмен булдырмас өчен, электролизерның эш параметрларын көйләү.

Оптималь селте әйләнеше агымы тизлеген электролизерның махсус техник параметрларына, мәсәлән, электролизер зурлыгына, камералар санына, эш басымына, реакция температурасына, җылылык генерациясенә, селте концентрациясенә, селте суыткычына, водород-кислород сепараторына, ток тыгызлыгына, газ сафлыгына һәм башка таләпләргә, җиһазлар һәм торбаларның ныклыгына һәм башка факторларга нигезләнеп билгеләргә кирәк.

Техник параметрлар Үлчәмнәр：

зурлыклар 4800x2240x2281 мм

гомуми авырлыгы 40700 кг

Нәтиҗәле камера зурлыгы 1830, камералар саны 238

Электролизер ток тыгызлыгы 5000А/м²

эш басымы 1,6 МПа

реакция температурасы 90℃±5℃

Электролизер продуктының бер комплекты, водород күләме 1300 Нм³/сәг.

Продукция Кислород 650 Нм³/сәг

даими ток n13100A, даими ток көчәнеше 480В

Сылт суыткыч Φ700x4244 мм

җылылык алмашу мәйданы 88,2 м²

Водород һәм кислород аергыч Φ1300x3916 мм

кислород сепараторы Φ1300x3916 мм

Калий гидроксиды эремәсе концентрациясе 30%

Саф суга чыдамлык кыйммәте >5MΩ·cm

Калий гидроксиды эремәсе һәм электролизер арасындагы бәйләнеш:

Саф суны үткәргеч итә, водород һәм кислород чыгара һәм җылылыкны ала. Суыту суы агымы селте температурасын контрольдә тоту өчен кулланыла, шуңа күрә электролизер реакциясенең температурасы чагыштырмача тотрыклы була, ә электролизерның җылылык чыгаруы һәм суыту суы агымы системаның җылылык балансын туры китерү өчен кулланыла, бу иң яхшы эш шартларына һәм энергияне иң экономияләүче эш параметрларына ирешүгә ирешү өчен кулланыла.

Чынбарлыктагы операцияләргә нигезләнеп:

Селте әйләнеше күләмен сәгатенә 60 м³ тизлектә контрольдә тоту,

Суыту суы агымы якынча 95% дан ачыла,

Электролизерның реакция температурасы тулы йөкләнештә 90°C температурада контрольдә тотыла,

Электролизерның оптималь даими ток энергиясе куллануы 4,56 кВт/сәг/Нм³Н₂ тәшкил итә.

Бишкыскача

Кыскасы, селтенең әйләнеш күләме су электролизы ярдәмендә водород җитештерү процессында мөһим параметр булып тора, ул газ сафлыгы, камера көчәнеше, электролизер температурасы һәм башка параметрлар белән бәйле. Цистернада селтене алыштыруның 2 ~ 4 тапкыр/сәг/мин тизлегендә әйләнеш күләмен контрольдә тоту урынлы. Селтенең әйләнеш күләмен нәтиҗәле контрольдә тоту аша, су электролизы белән водород җитештерү җиһазларының озак вакыт дәвамында тотрыклы һәм куркынычсыз эшләвен тәэмин итә.

Селте электролизерында су электролизы ярдәмендә водород җитештерү процессында, эш шартлары параметрларын оптимальләштерү һәм электролизер йөрткечләрен проектлау, электрод материалын һәм диафрагма материалын сайлау белән берлектә, токны арттыру, бак көчәнешен киметү һәм энергия куллануны экономияләү өчен төп ачкыч булып тора.

——Безнең белән элемтәгә керегез——

Тел.: +86 028 6259 0080

Факс: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com