יחידת ייצור מימן אלקטרוליזה כוללת סט שלם של ציוד לייצור מימן לאלקטרוליזה. הציוד העיקרי הוא:
1. אלקטרוליזר
2. מכשיר הפרדת גז-נוזל
3. מערכת ייבוש וטיהור
4. החלק החשמלי כולל: שנאי, ארון מיישר, ארון בקרת תוכניות PLC, ארון מכשירים, ארון חלוקת חשמל, מחשב מארח וכו'.
5. מערכת העזר כוללת בעיקר: מיכל אלקלי, מיכל מים של חומר גלם, משאבת אספקת מים, בקבוק חנקן/פס בר וכו'.
6. מערכת העזר הכוללת של הציוד כוללת: מכונת מים טהורים, מגדל מים קירור, צ'ילר, מדחס אוויר וכו'.
ביחידת ייצור המימן האלקטרוליטי, המים מתפרקים לחלק אחד של מימן ו-1/2 חלק מהחמצן במכשיר האלקטרוליזר בפעולת זרם ישר. המימן והחמצן הנוצרים נשלחים למפריד גז-נוזל יחד עם האלקטרוליט להפרדה. המימן והחמצן מקוררים על ידי מקררי המימן והחמצן, ולוכד הטיפות תופס ומוציא מים, ולאחר מכן נשלח החוצה תחת שליטת מערכת הבקרה; האלקטרוליט עובר דרך המימן, מסנן אלקלי חמצן, מימן, מסנן אלקלי חמצן וכו' תחת פעולת משאבת המחזור. מצנן נוזלים ולאחר מכן חזור אל האלקטרוליזר כדי להמשיך באלקטרוליזה.
הלחץ של המערכת מותאם באמצעות מערכת בקרת הלחץ ומערכת בקרת הלחץ ההפרש כדי לעמוד בדרישות התהליכים והאחסון הבאים.
למימן המיוצר על ידי אלקטרוליזה במים יש את היתרונות של טוהר גבוה ומעט זיהומים. בדרך כלל, הזיהומים במימן המיוצרים באלקטרוליזה במים הם רק חמצן ומים, וללא רכיבים אחרים (שיכולים למנוע הרעלה של זרזים מסוימים), מה שמספק נוחות להפקת מימן בטוהר גבוה. , לאחר טיהור, הגז המיוצר יכול להגיע לאינדיקטורים של גז תעשייתי בדרגה אלקטרונית.
המימן המיוצר על ידי מכשיר ייצור המימן עובר דרך מיכל חיץ כדי לייצב את לחץ העבודה של המערכת ולהרחיק עוד יותר מים חופשיים במימן.
לאחר שהמימן נכנס למכשיר לטיהור המימן, המימן המיוצר באלקטרוליזה של מים מטוהר עוד יותר, ומסירים חמצן, מים וזיהומים אחרים במימן תוך שימוש בעקרונות של תגובה קטליטית וספיחת מסננת מולקולרית.
הציוד יכול להגדיר מערכת התאמה אוטומטית לייצור מימן בהתאם למצב בפועל. שינויים בעומס הגז יגרמו לתנודות בלחץ של מיכל אגירת המימן. משדר הלחץ המותקן על מיכל האחסון יוציא אות 4-20mA וישלח אותו ל-PLC ולאחר השוואת הערך המקורי שנקבע וביצוע טרנספורמציה הפוכה וחישוב PID, יוצא אות 20~4mA ונשלח לארון המיישר ל להתאים את גודל זרם האלקטרוליזה, ובכך להשיג את המטרה של התאמה אוטומטית של ייצור המימן בהתאם לשינויים בעומס המימן.
ציוד לייצור מימן לאלקטרוליזה מים אלקליין כולל בעיקר את המערכות הבאות:
(1) מערכת מים של חומר גלם
הדבר היחיד שמגיב בתהליך ייצור המימן באלקטרוליזה במים הוא מים (H2O), שצריך למלא אותם ברציפות במים גולמיים באמצעות משאבת מילוי מים. עמדת מילוי המים היא על מפריד המימן או החמצן. בנוסף, יש לקחת כמות קטנה של מימן וחמצן בעת היציאה מהמערכת. של לחות. צריכת המים של ציוד קטן היא 1L/Nm³H2, ואת זו של ציוד גדול ניתן להפחית ל-0.9L/Nm³H2. המערכת ממלאת מים גולמיים ללא הרף. באמצעות מילוי מים, ניתן לשמור על יציבות רמת הנוזל האלקלי וריכוז האלקלי, ולחדש את תמיסת התגובה בזמן. של מים כדי לשמור על ריכוז השופכין.
2) מערכת מיישר שנאי
מערכת זו מורכבת בעיקר משני מכשירים: שנאי וארון מיישר. תפקידו העיקרי הוא להמיר את מתח AC 10/35KV המסופק על ידי הבעלים הקדמי להספק DC הנדרש על ידי האלקטרוליזר, ולספק כוח DC לאלקטרוליזר. חלק מהכוח המסופק משמש לפירוק ישיר של מים. המולקולות הן מימן וחמצן, והחלק השני מייצר חום, אותו מוציא מצנן השובת דרך מי קירור.
רוב השנאים הם מסוג שמן. אם ממוקמים בתוך הבית או בתוך מיכל, ניתן להשתמש בשנאים מהסוג היבש. השנאים המשמשים בציוד לייצור מימן אלקטרוליטי במים הם שנאים מיוחדים וצריך להתאים אותם לפי הנתונים של כל אלקטרוליזר, כך שהם ציוד מותאם אישית.
(3) מערכת ארון חלוקת חשמל
ארון חלוקת החשמל משמש בעיקר לאספקת ציוד 400V או הידוע בכינויו 380V לרכיבים שונים עם מנועים במערכות ההפרדה והטיהור של מימן וחמצן שמאחורי ציוד ייצור המימן האלקטרוליטי. הציוד כולל את זרימת האלקלי במסגרת הפרדת מימן וחמצן. משאבות, משאבות לחידוש מים במערכות עזר; חוטי חימום במערכות ייבוש וטיהור, ומערכות עזר הנדרשות לכל המערכת, כגון מכונות מים טהורים, צ'ילרים, מדחסי אוויר, מגדלי קירור ומדחסי מימן אחורי, מכונות הידרוגנציה וציוד אחר אספקת חשמל כוללת גם אספקת חשמל עבור מערכות תאורה, ניטור ושאר מערכות התחנה כולה.
(4) מערכת בקרה
מערכת הבקרה מיישמת בקרה אוטומטית של PLC. ה-PLC משתמש בדרך כלל ב-Simens 1200 או 1500. הוא מצויד במסך מגע של ממשק אינטראקציה בין אדם למחשב, והתפעול ותצוגת הפרמטרים של כל מערכת של הציוד ותצוגת היגיון הבקרה מתממשים על מסך המגע.
5) מערכת זרימת אלקלי
מערכת זו כוללת בעיקר את הציוד העיקרי הבא:
מפריד מימן וחמצן - משאבת מחזור אלקלי - שסתום - מסנן אלקלי - אלקטרוליזר
התהליך העיקרי הוא: הנוזל האלקלי המעורבב עם מימן וחמצן במפריד המימן והחמצן מופרד על ידי מפריד הגז-נוזל ואז זורם חזרה למשאבת מחזור הנוזל האלקלי. כאן מחוברים מפריד המימן ומפריד החמצן, ומשאבת זרימת הנוזל האלקלי תרפלוקס. הנוזל האלקלי מסתובב לשסתום ולמסנן הנוזל האלקלי בקצה האחורי. לאחר שהמסנן מסנן זיהומים גדולים, נוזל האלקלי מסתובב אל פנים האלקטרוליזר.
(6) מערכת מימן
מימן נוצר מצד אלקטרודת הקתודה ומגיע למפריד יחד עם מערכת מחזור נוזלי האלקלי. במפריד, מכיוון שהמימן עצמו קל יחסית, הוא ייפרד באופן טבעי מהנוזל האלקלי ויגיע לחלק העליון של המפריד, ולאחר מכן יעבור בצינור להמשך הפרדה וקירור. לאחר קירור המים לוכד הטיפות תופס את הטיפות ומגיע לטוהר של כ-99%, המגיע למערכת הייבוש והטיהור האחורי.
פינוי: פינוי מימן משמש בעיקר לפינוי במהלך הפעלה וכיבוי, פעולה חריגה או כשל בטוהר, ופינוי תקלות.
(7) מערכת חמצן
הנתיב של חמצן דומה לזה של מימן, אבל במפריד שונה.
פינוי: כיום רוב פרויקטי החמצן מטופלים בפינוי.
ניצול: לערך הניצול של החמצן יש משמעות רק בפרויקטים מיוחדים, כמו תרחישי יישומים מסוימים שיכולים להשתמש גם במימן וגם בחמצן בטוהר גבוה, כמו יצרני סיבים אופטיים. יש גם כמה פרויקטים גדולים ששמרו מקום לניצול חמצן. תרחישי היישום האחוריים הם ייצור חמצן נוזלי לאחר ייבוש וטיהור, או שימוש בחמצן רפואי באמצעות מערכת פיזור. עם זאת, חידוד תרחישי הניצול הללו טרם נקבע. אישור נוסף.
(8) מערכת מי קירור
תהליך האלקטרוליזה של מים הוא תגובה אנדותרמית. תהליך ייצור המימן חייב להיות מסופק באנרגיה חשמלית. עם זאת, האנרגיה החשמלית הנצרכת בתהליך אלקטרוליזה מים עולה על ספיגת החום התיאורטית של תגובת אלקטרוליזה מים. כלומר, חלק מהחשמל המשמש את האלקטרוליזר הופך לחום. חלק זה החום משמש בעיקר לחימום מערכת זרימת האלקלי בהתחלה, כך שהטמפרטורה של תמיסת האלקלי תעלה לטווח הטמפרטורות של 90±5 מעלות צלזיוס הנדרש על ידי הציוד. אם האלקטרוליזר ממשיך לעבוד לאחר שהגיע לטמפרטורה המדורגת, יש להשתמש בחום הנוצר מי קירור מובאים החוצה כדי לשמור על הטמפרטורה הרגילה של אזור התגובה האלקטרוליזה. הטמפרטורה הגבוהה באזור התגובה לאלקטרוליזה יכולה להפחית את צריכת האנרגיה, אך אם הטמפרטורה גבוהה מדי, הממברנה של תא האלקטרוליזה תהרס, מה שיפגע גם בפעולת הציוד לטווח ארוך.
מכשיר זה דורש שטמפרטורת הפעולה תישמר ללא יותר מ-95 מעלות צלזיוס. בנוסף, יש לקרר ולהסיר לחות את המימן והחמצן שנוצרו, והתקן מיישר מבוקר סיליקון מקורר מים מצויד גם בצינורות קירור נחוצים.
גוף המשאבה של ציוד גדול דורש גם השתתפות של מי קירור.
(9) מערכת מילוי חנקן וטיהור חנקן
לפני איתור באגים והפעלת המכשיר, יש למלא את המערכת בחנקן לצורך בדיקת אטימות אוויר. לפני הפעלה רגילה, נדרש גם טיהור שלב הגז של המערכת בחנקן כדי להבטיח שהגז בחלל שלב הגז משני צידי המימן והחמצן רחוק מתחום הדליק והנפץ.
לאחר כיבוי הציוד, מערכת הבקרה תשמור אוטומטית על לחץ ותשמור כמות מסוימת של מימן וחמצן בתוך המערכת. אם הלחץ עדיין נמצא כאשר הציוד מופעל, אין צורך לבצע טיהור. עם זאת, אם כל הלחץ יוסר, יהיה צורך לטהר אותו שוב. פעולת טיהור חנקן.
(10) מערכת ייבוש מימן (טיהור) (אופציונלי)
המימן המופק מאלקטרוליזה במים מנוטל לחות על ידי מייבש מקביל, ולבסוף מאובק על ידי מסנן צינור ניקל מחוטא כדי להשיג מימן יבש. (בהתאם לדרישות המשתמש למימן המוצר, המערכת עשויה להוסיף מכשיר טיהור, והטיהור משתמש בדה חמצון קטליטי דו מתכתי פלדיום-פלטינה).
המימן המיוצר על ידי מכשיר ייצור המימן אלקטרוליזה במים נשלח למכשיר לטיהור המימן דרך מיכל החיץ.
המימן עובר תחילה דרך מגדל הסרת החמצן. תחת פעולת הזרז, החמצן במימן מגיב עם המימן ליצירת מים.
נוסחת תגובה: 2H2+O2 2H2O.
לאחר מכן, המימן עובר דרך מעבה המימן (המצנן את הגז כדי לעבות את אדי המים בגז ליצירת מים, והמים המעובים נפלטים אוטומטית אל מחוץ למערכת דרך קולט הנוזלים) ונכנסים למגדל הספיחה.
זמן פרסום: 14 במאי 2024
