Единицата за производство на водород со електролиза вклучува комплетен сет на опрема за производство на водород со електролиза во вода. Главната опрема е:
1. Електролизатор
2. Уред за одвојување на гас-течност
3. Систем за сушење и прочистување
4. Електричниот дел вклучува: трансформатор, исправувачки кабинет, PLC програмски контролен кабинет, инструментален кабинет, дистрибутивен кабинет, домаќински компјутер итн.
5. Помошниот систем главно вклучува: резервоар за алкали, резервоар за вода за суровини, пумпа за водоснабдување, шише со азот/шина, итн.
6. Целокупниот помошен систем на опремата вклучува: машина за чиста вода, кула за ладење вода, ладилник, компресор за воздух итн.
Во единицата за производство на електролитички водород, водата се разградува на еден дел водород и 1/2 дел кислород во електролизерот под дејство на еднонасочна струја. Генерираниот водород и кислород се испраќаат до сепараторот за гасно-течност заедно со електролитот за одвојување. Водородот и кислородот се ладат со ладилници за водород и кислород, а фаќачот на капки ја собира и отстранува водата, а потоа се испраќа под контрола на контролниот систем; електролитот поминува низ водород, кислороден алкален филтер, водород, кислороден алкален филтер итн. под дејство на циркулациона пумпа.
Притисокот на системот се прилагодува преку системот за контрола на притисокот и системот за контрола на диференцијалниот притисок за да се задоволат барањата на последователните процеси и складирање.
Водородот произведен со електролиза на вода има предности како што се висока чистота и малку нечистотии. Вообичаено, нечистотиите во водородот произведен со електролиза на вода се само кислород и вода, а нема други компоненти (што може да избегне труење на некои катализатори), што овозможува погодност за производство на водород со висока чистота. По прочистувањето, произведениот гас може да достигне индикатори за индустриски гас со електронски квалитет.
Водородот произведен од уредот за производство на водород поминува низ тампон-резервоар за да се стабилизира работниот притисок на системот и дополнително да се отстрани слободната вода во водородот.
Откако водородот ќе влезе во уредот за прочистување на водород, водородот произведен со електролиза на вода дополнително се прочистува, а кислородот, водата и другите нечистотии во водородот се отстрануваат со користење на принципите на каталитичка реакција и адсорпција со молекуларно сито.
Опремата може да постави систем за автоматско прилагодување за производство на водород според реалната ситуација. Промените во оптоварувањето со гас ќе предизвикаат флуктуации во притисокот на резервоарот за складирање на водород. Предавателот на притисок инсталиран на резервоарот за складирање ќе произведе сигнал од 4-20mA и ќе го испрати до PLC-то и по споредување на оригиналната поставена вредност и извршување на инверзна трансформација и пресметка на PID, се произведува сигнал од 20~4mA и се испраќа до исправувачкиот кабинет за да се прилагоди големината на струјата на електролиза, со што се постигнува целта на автоматско прилагодување на производството на водород според промените во оптоварувањето со водород.
Опремата за производство на водород со алкална електролиза на вода главно ги вклучува следниве системи:
(1) Систем за водоснабдување со суровини
Единственото нешто што реагира во процесот на производство на водород со електролиза на вода е водата (H2O), која треба континуирано да се надополнува со сурова вода преку пумпа за надополнување на вода. Позицијата за надополнување на водата е на сепараторот за водород или кислород. Покрај тоа, мала количина на водород и кислород мора да се отстрани при напуштање на системот. Потрошувачката на вода на малата опрема е 1L/Nm³H2, а на големата опрема може да се намали на 0,9L/Nm³H2. Системот континуирано ја надополнува суровата вода. Преку надополнување на водата, може да се одржува стабилноста на нивото на алкалната течност и концентрацијата на алкалите, а реакцискиот раствор може да се надополни на време.
2) Систем за исправувач на трансформатор
Овој систем главно се состои од два уреди: трансформатор и исправувачки кабинет. Неговата главна функција е да ја конвертира наизменичната енергија од 10/35KV обезбедена од предниот сопственик во еднонасочна енергија потребна за електролизерот и да снабдува еднонасочна енергија до електролизерот. Дел од испорачаната енергија се користи за директно разградување на водата. Молекулите се водород и кислород, а другиот дел генерира топлина, која се отстранува од ладилникот со луга преку водата за ладење.
Повеќето трансформатори се од типот на масло. Доколку се поставени внатре или во контејнер, може да се користат трансформатори од сув тип. Трансформаторите што се користат во електролитичката опрема за производство на водород се специјални трансформатори и треба да се усогласат според податоците на секој електролизер, па затоа се опрема по мерка.
(3) систем на кабинети за дистрибуција на електрична енергија
Кабинетот за дистрибуција на електрична енергија главно се користи за снабдување на опрема од 400V или попозната како 380V на различни компоненти со мотори во системите за одвојување и прочистување на водород и кислород зад електролитичката опрема за производство на водород. Опремата вклучува циркулација на алкали во рамката за одвојување на водород и кислород. Пумпи, пумпи за надополнување на вода во помошни системи; грејни жици во системи за сушење и прочистување и помошни системи потребни за целиот систем, како што се машини за чиста вода, ладилници, компресори за воздух, ладилни кули и компресори за водород од задниот дел, машини за хидрогенизација и друга опрема. Напојувањето, исто така, вклучува и напојување за осветлување, мониторинг и други системи на целата станица.
(4) систем за контрола
Контролниот систем имплементира автоматска контрола со PLC. PLC генерално користи Siemens 1200 или 1500. Опремен е со екран на допир за интеракција човек-компјутер, а работењето и прикажувањето на параметрите на секој систем на опремата и прикажувањето на логиката на контролата се реализираат на екранот на допир.
5) Систем за циркулација на алкали
Овој систем главно вклучува следнава главна опрема:
Сепаратор на водород и кислород - пумпа за циркулација на алкалии - вентил - филтер за алкалии - електролизер
Главниот процес е: алкалната течност измешана со водород и кислород во сепараторот за водород и кислород се одделува со сепараторот за гас-течност, а потоа се враќа во циркулационата пумпа за алкална течност. Тука се поврзуваат сепараторот за водород и сепараторот за кислород, а циркулационата пумпа за алкална течност ќе се рефлуксира. Алкалната течност циркулира до вентилот и филтерот за алкална течност на задниот крај. Откако филтерот ќе ги филтрира големите нечистотии, алкалната течност циркулира во внатрешноста на електролизерот.
(6) Водороден систем
Водородот се генерира од страната на катодната електрода и стигнува до сепараторот заедно со системот за циркулација на алкална течност. Во сепараторот, бидејќи самиот водород е релативно лесен, тој природно ќе се одвои од алкалната течност и ќе стигне до горниот дел од сепараторот, а потоа ќе помине низ цевководот за понатамошно одвојување и ладење. По ладењето со вода, собирачот на капки ги фаќа капките и достигнува чистота од околу 99%, што стигнува до задниот систем за сушење и прочистување.
Евакуација: Евакуацијата на водородот главно се користи за евакуација за време на стартување и исклучување, абнормална работа или дефект на чистотата и евакуација поради дефект.
(7) Кислороден систем
Патеката за кислород е слична на онаа за водород, но во различен сепаратор.
Евакуација: Во моментов, повеќето проекти за кислород се третираат со евакуација.
Искористување: Вредноста на искористување на кислородот е значајна само во специјални проекти, како што се некои сценарија на примена кои можат да користат и водород и кислород со висока чистота, како што се производителите на оптички влакна. Исто така, постојат некои големи проекти кои имаат резервирано простор за искористување на кислород. Сценаријата за примена во заднина се производство на течен кислород по сушење и прочистување или употреба на медицински кислород преку дисперзивен систем. Сепак, усовршувањето на овие сценарија на искористување сè уште не е утврдено. Понатамошна потврда.
(8) систем за вода за ладење
Процесот на електролиза на водата е ендотермна реакција. Процесот на производство на водород мора да биде снабден со електрична енергија. Сепак, електричната енергија потрошена од процесот на електролиза на водата ја надминува теоретската апсорпција на топлина од реакцијата на електролиза на водата. Тоа значи дека дел од електричната енергија што ја користи електролизерот се претвора во топлина. Овој дел од топлината главно се користи за загревање на системот за циркулација на алкали на почетокот, така што температурата на алкалниот раствор се искачува до температурниот опсег од 90 ± 5 °C потребен за опремата. Ако електролизерот продолжи да работи по достигнувањето на номиналната температура, генерираната топлина треба да се користи. Вода за ладење се вади за да се одржи нормалната температура на зоната на електролиза. Високата температура во зоната на електролиза може да ја намали потрошувачката на енергија, но ако температурата е превисока, мембраната на комората за електролиза ќе се уништи, што исто така ќе биде штетно за долгорочното работење на опремата.
Овој уред бара работната температура да се одржува на не повеќе од 95°C. Покрај тоа, генерираниот водород и кислород мора да се изладат и исушат, а уредот за исправување со силикон контролиран со вода е опремен и со потребните цевки за ладење.
Телото на пумпата на голема опрема, исто така, бара учество на вода за ладење.
(9) Систем за полнење со азот и прочистување со азот
Пред дебагирање и работа на уредот, системот мора да се наполни со азот за тестирање на непропустливоста на воздухот. Пред нормално стартување, гасната фаза на системот исто така треба да се прочисти со азот за да се осигури дека гасот во гасниот фазен простор од двете страни на водородот и кислородот е подалеку од запаливиот и експлозивен опсег.
Откако опремата ќе се исклучи, контролниот систем автоматски ќе го одржува притисокот и ќе задржи одредена количина на водород и кислород во системот. Ако притисокот сè уште се наоѓа кога опремата е вклучена, нема потреба од прочистување. Меѓутоа, ако целиот притисок се отстрани, ќе треба повторно да се прочисти. Дејство на прочистување со азот.
(10) Систем за сушење (прочистување) со водород (опционално)
Водородот произведен од електролиза на водата се суши со паралелен сушач, а конечно се брише од прашина со филтер од синтерувана никелова цевка за да се добие сув водород. (Според барањата на корисникот за водород на производот, системот може да додаде уред за прочистување, а прочистувањето користи паладиум-платина биметална каталитичка деоксидација).
Водородот произведен од уредот за производство на водород со електролиза на вода се испраќа до уредот за прочистување на водород преку бафер-резервоарот.
Водородот прво поминува низ кулата за деоксигенација. Под дејство на катализаторот, кислородот во водородот реагира со водородот за да се создаде вода.
Формула на реакција: 2H2+O2 2H2O.
Потоа, водородот поминува низ водородниот кондензатор (кој го лади гасот за да ја кондензира водената пареа во гасот за да генерира вода, а кондензираната вода автоматски се испушта од системот преку течниот колектор) и влегува во адсорпциската кула.
Време на објавување: 14 мај 2024 година
