Ishqoriy elektrolizatorda suv elektrolizida vodorod va ishqoriy sirkulyatsiyasi Vodorod ishlab chiqarish jarayoni

Ishqoriy elektrolizator vodorod ishlab chiqarish jarayonida, elektrolizatorning sifatiga qo'shimcha ravishda, qurilmaning barqaror ishlashini qanday ta'minlash kerak, bunda sozlamaning ishqor aylanish miqdori ham muhim ta'sir omilidir.

Yaqinda Xitoy Sanoat Gazlari Assotsiatsiyasi Vodorod Professional Qo'mitasining Xavfsizlik Ishlab chiqarish Texnologiyalari Birjasi Yig'ilishida Vodorod Suv Elektroliz Vodorodini Foydalanish va Texnik Xizmat Ko'rsatish Dasturi rahbari Xuang Li haqiqiy sinov, foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish jarayonida vodorod va ishqorning aylanish hajmini sozlash bo'yicha tajribamiz bilan o'rtoqlashdi.

Quyida asl hujjat keltirilgan.

———————

Milliy ikki uglerodli strategiya fonida, 25 yildan beri vodorod ishlab chiqarishga ixtisoslashgan va vodorod energiyasi sohasida birinchi bo'lib ishtirok etgan Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd kompaniyasi elektroliz baklari yugurish moslamalarini loyihalash, uskunalar ishlab chiqarish, elektrod qoplamasi, shuningdek, elektroliz baklarini sinovdan o'tkazish va ulardan foydalanish hamda texnik xizmat ko'rsatishni o'z ichiga olgan yashil vodorod texnologiyasi va uskunalarini ishlab chiqishni kengaytirishni boshladi.

BirIshqoriy elektrolizatorning ishlash printsipi

Elektrolit bilan to'ldirilgan elektrolizatordan to'g'ridan-to'g'ri tok o'tkazish orqali suv molekulalari elektrodlarda elektrokimyoviy reaksiyaga kirishadi va vodorod va kislorodga parchalanadi. Elektrolitning o'tkazuvchanligini oshirish uchun umumiy elektrolit 30% kaliy gidroksid yoki 25% natriy gidroksid konsentratsiyasiga ega suvli eritmadir.

Elektrolizator bir nechta elektrolitik elementlardan iborat. Har bir elektroliz kamerasi katod, anod, diafragma va elektrolitdan iborat. Diafragmaning asosiy vazifasi gaz o'tishining oldini olishdir. Elektrolizatorning pastki qismida umumiy kirish va chiqish joyi, yuqori qismida ishqoriy va kislorod-ishqoriy oqim kanali bo'lgan gaz-suyuqlik aralashmasi mavjud. To'g'ridan-to'g'ri tokning ma'lum bir kuchlanishiga o'tkaziladi, kuchlanish suvning nazariy parchalanish kuchlanishidan 1,23v va termal neytral kuchlanishidan 1,48V dan oshganda, elektrod va suyuqlik chegarasi o'rtasida oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi sodir bo'ladi, suv vodorod va kislorodga parchalanadi.

Ikki Ishqor qanday aylanadi

1️⃣Vodorod, kislorod yon ishqorining aralash sikli

Ushbu aylanish shaklida ishqor vodorod ajratgichi va kislorod ajratgichining pastki qismidagi ulash trubkasi orqali ishqor aylanish nasosiga kiradi va keyin sovutilgandan va filtrlangandan so'ng elektrolizatorning katod va anod kameralariga kiradi. Aralash aylanishning afzalliklari oddiy tuzilish, qisqa jarayon, arzon narx va elektrolizatorning katod va anod kameralariga ishqor aylanishining bir xil hajmini ta'minlashi mumkin; kamchiligi shundaki, bir tomondan, bu vodorod va kislorodning sofligiga ta'sir qilishi mumkin, ikkinchi tomondan, vodorod-kislorod ajratgichining darajasi sozlanmagan bo'lib qolishi mumkin, bu esa vodorod-kislorod aralashish xavfini oshirishi mumkin. Hozirgi vaqtda ishqor aralashtirish siklining vodorod-kislorod tomoni eng keng tarqalgan jarayon hisoblanadi.

2️⃣Vodorod va kislorod yon ishqorining alohida aylanishi

Ushbu aylanish shakli ikkita ishqorli aylanma nasosni, ya'ni ikkita ichki aylanishni talab qiladi. Vodorod ajratgichining pastki qismidagi ishqor vodorod tomonidagi aylanma nasosdan o'tadi, sovutiladi va filtrlanadi, so'ngra elektrolizatorning katod kamerasiga kiradi; kislorod ajratgichining pastki qismidagi ishqor kislorod tomonidagi aylanma nasosdan o'tadi, sovutiladi va filtrlanadi, so'ngra elektrolizatorning anod kamerasiga kiradi. Ishqorning mustaqil aylanishining afzalligi shundaki, elektroliz natijasida hosil bo'lgan vodorod va kislorod yuqori tozalikka ega bo'lib, vodorod va kislorod ajratgichni aralashtirish xavfini jismonan oldini oladi; kamchiligi shundaki, struktura va jarayon murakkab va qimmat, shuningdek, ikkala tomondagi nasoslarning oqim tezligi, bosimi, quvvati va boshqa parametrlarining izchilligini ta'minlash zarur, bu esa ishlashning murakkabligini oshiradi va tizimning ikkala tomonining barqarorligini nazorat qilish talabini qo'yadi.

Elektrolitik suv bilan vodorod ishlab chiqarishga ishqorning aylanma oqim tezligining uchta ta'siri va elektrolizatorning ish holati

1️⃣Ishqorning ortiqcha aylanishi

(1) Vodorod va kislorodning sofligiga ta'siri

Vodorod va kislorod ishqorda ma'lum bir eruvchanlikka ega bo'lgani uchun, aylanish hajmi juda katta bo'lgani uchun erigan vodorod va kislorodning umumiy miqdori ortadi va ishqor bilan har bir kameraga kiradi, bu esa elektrolizatorning chiqish joyida vodorod va kislorodning sofligining pasayishiga olib keladi; aylanish hajmi juda katta bo'lgani uchun vodorod va kislorod suyuqlik ajratgichining ushlab turish vaqti juda qisqa bo'ladi va to'liq ajratilmagan gaz ishqor bilan elektrolizatorning ichki qismiga qaytariladi, bu esa elektrolizatorning elektrokimyoviy reaksiya samaradorligiga va vodorod va kislorodning sofligiga ta'sir qiladi va bundan tashqari, bu elektrolizatorda elektrokimyoviy reaksiya samaradorligiga va vodorod va kislorodning sofligiga ta'sir qiladi va vodorod va kislorodni tozalash uskunalarining degidrogenlash va deoksigenlash qobiliyatiga ta'sir qiladi, natijada vodorod va kislorodni tozalashning yomon ta'siriga olib keladi va mahsulotlar sifatiga ta'sir qiladi.

(2) Tank haroratiga ta'siri

Ishqor sovutgichining chiqish harorati o'zgarishsiz qolsa, ishqorning juda ko'p oqimi elektrolizatordan ko'proq issiqlikni olib tashlaydi, bu esa bak haroratining pasayishiga va quvvatning oshishiga olib keladi.

(3) Oqim va kuchlanishga ta'siri

Ishqorning haddan tashqari aylanishi tok va kuchlanishning barqarorligiga ta'sir qiladi. Haddan tashqari suyuqlik oqimi tok va kuchlanishning normal o'zgarishiga xalaqit beradi, bu esa tok va kuchlanishning osongina barqarorlashmasligiga olib keladi, bu esa rektifikator shkafi va transformatorning ish holatida o'zgarishlarga olib keladi va shu bilan vodorod ishlab chiqarish va sifatiga ta'sir qiladi.

(4) Energiya sarfining ortishi

Ishqorning haddan tashqari aylanishi energiya sarfini ko'payishiga, operatsion xarajatlarning oshishiga va tizimning energiya samaradorligining pasayishiga olib kelishi mumkin. Asosan, yordamchi sovutish suvi ichki aylanish tizimi va tashqi aylanish purkagich va ventilyator, sovutilgan suv yuki va boshqalarning ko'payishi natijasida energiya sarfi oshadi, natijada umumiy energiya sarfi oshadi.

(5) Uskunaning ishdan chiqishiga sabab bo'ladi

Ishqorning haddan tashqari aylanishi ishqor aylanish nasosiga yukni oshiradi, bu esa elektrolizatordagi oqim tezligining, bosim va harorat o'zgarishining oshishiga mos keladi, bu esa o'z navbatida elektrolizator ichidagi elektrodlar, diafragmalar va qistirmalarga ta'sir qiladi, bu esa uskunaning ishlamay qolishiga yoki shikastlanishiga, shuningdek, texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlash ish hajmining oshishiga olib kelishi mumkin.

2️⃣Suyuqlik qon aylanishi juda kichik

(1) Tank haroratiga ta'siri

Ishqorning aylanma hajmi yetarli bo'lmaganda, elektrolizatordagi issiqlikni vaqt o'tishi bilan olib bo'lmaydi, natijada harorat ko'tariladi. Yuqori haroratli muhit gaz fazasidagi suvning to'yingan bug' bosimini oshiradi va suv miqdorini oshiradi. Agar suv yetarlicha kondensatsiyalanmasa, bu tozalash tizimining yukini oshiradi va tozalash effektiga ta'sir qiladi, shuningdek, katalizator va adsorbentning ta'siri va ishlash muddatiga ta'sir qiladi.

(2) Diafragma hayotiga ta'siri

Doimiy yuqori haroratli muhit diafragmaning qarishini tezlashtiradi, uning ishlashini pasaytiradi yoki hatto yorilib ketadi, diafragmaning ikkala tomonida vodorod va kislorodning o'zaro o'tkazuvchanligini keltirib chiqarishi mumkin, bu esa vodorod va kislorodning sofligiga ta'sir qiladi. O'zaro infiltratsiya portlashning pastki chegarasiga yaqinlashganda, elektrolizator xavfi sezilarli darajada oshadi. Shu bilan birga, doimiy yuqori harorat muhrlovchi qistirmaning oqishiga olib keladi va uning xizmat muddatini qisqartiradi.

(3) Elektrodlarga ta'siri

Agar aylanib yuruvchi ishqor miqdori juda oz bo'lsa, hosil bo'lgan gaz elektrodning faol markazidan tezda chiqib keta olmaydi va elektroliz samaradorligiga ta'sir qiladi; agar elektrod elektrokimyoviy reaksiyani amalga oshirish uchun ishqor bilan to'liq aloqa qila olmasa, qisman zaryadsizlanish anomaliyalari va quruq yonish sodir bo'ladi, bu esa katalizatorning elektrodga tushishini tezlashtiradi.

(4) Hujayra kuchlanishiga ta'siri

Aylanib yuruvchi ishqor miqdori juda oz, chunki elektrodning faol markazida hosil bo'lgan vodorod va kislorod pufakchalarini o'z vaqtida olib bo'lmaydi va elektrolitda erigan gazlar miqdori ortadi, bu esa kichik kameraning kuchlanishini oshiradi va quvvat sarfini oshiradi.

Optimal ishqor aylanish oqimi tezligini aniqlashning to'rtta usuli

Yuqoridagi muammolarni hal qilish uchun tegishli choralarni ko'rish kerak, masalan, ishqor aylanish tizimining normal ishlashini ta'minlash uchun uni muntazam ravishda tekshirish; elektrolizator atrofida yaxshi issiqlik tarqalish sharoitlarini saqlash; va agar kerak bo'lsa, ishqor aylanish hajmining juda katta yoki juda kichik bo'lishining oldini olish uchun elektrolizatorning ish parametrlarini sozlash.

Optimal ishqor aylanish oqim tezligi elektrolizatorning o'ziga xos texnik parametrlari, masalan, elektrolizator hajmi, kameralar soni, ish bosimi, reaksiya harorati, issiqlik hosil bo'lishi, ishqor konsentratsiyasi, ishqor sovutgichi, vodorod-kislorod ajratgichi, tok zichligi, gaz tozaligi va boshqa talablar, uskunalar va quvurlarning chidamliligi va boshqa omillar asosida aniqlanishi kerak.

Texnik parametrlar Olchamlari:

o'lchamlari 4800x2240x2281 mm

umumiy og'irligi 40700 kg

Samarali kamera hajmi 1830, kameralar soni 238

Elektrolizatorning tok zichligi 5000A/m²

Ish bosimi 1,6Mpa

reaksiya harorati 90℃±5℃

Elektrolizator mahsulotining bitta to'plami vodorod hajmi 1300Nm³/soat

Mahsulot kislorodi 650Nm³/soat

to'g'ridan-to'g'ri oqim n13100A, shahar kuchlanishi 480V

Sirka sovutgichi Φ700x4244mm

issiqlik almashinuv maydoni 88,2 m²

Vodorod va kislorod ajratgichi Φ1300x3916mm

kislorod ajratgichi Φ1300x3916 mm

Kaliy gidroksid eritmasining konsentratsiyasi 30%

Sof suvga chidamlilik qiymati > 5MΩ·cm

Kaliy gidroksid eritmasi va elektrolizator o'rtasidagi bog'liqlik:

Sof suvni o'tkazuvchan qiling, vodorod va kislorodni chiqarib oling va issiqlikni olib tashlang. Sovutish suvi oqimi ishqor haroratini boshqarish uchun ishlatiladi, shunda elektrolizator reaksiyasining harorati nisbatan barqaror bo'ladi va elektrolizatorning issiqlik hosil bo'lishi va sovutish suvi oqimi eng yaxshi ish holatiga va eng ko'p energiya tejaydigan ish parametrlariga erishish uchun tizimning issiqlik balansiga mos keladi.

Haqiqiy operatsiyalar asosida:

Ishqor sirkulyasiyasi hajmini soatiga 60 m³ da boshqarish,

Sovutish suvi oqimi taxminan 95% da ochiladi,

Elektrolizatorning reaksiya harorati to'liq yuklanishda 90°C da boshqariladi,

Elektrolizatorning optimal holatdagi doimiy tok quvvat sarfi 4,56 kVt/soat/Nm³H₂ ni tashkil qiladi.

Beshumumlashtirmoq

Xulosa qilib aytganda, ishqorning aylanish hajmi suv elektrolizi orqali vodorod ishlab chiqarish jarayonida muhim parametr bo'lib, u gazning sofligi, kameraning kuchlanishi, elektrolizator harorati va boshqa parametrlar bilan bog'liq. Idishdagi ishqorni almashtirishning 2 ~ 4 marta/soat/min tezligida aylanish hajmini boshqarish maqsadga muvofiqdir. Ishqorning aylanish hajmini samarali boshqarish orqali suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish uskunalarining uzoq vaqt davomida barqaror va xavfsiz ishlashini ta'minlaydi.

Ishqoriy elektrolizatorda suv elektrolizi orqali vodorod ishlab chiqarish jarayonida ish sharoitlari parametrlarini optimallashtirish va elektrolizator yugurish moslamasini loyihalash, elektrod materiali va diafragma materialini tanlash bilan birgalikda tokni oshirish, tank kuchlanishini kamaytirish va energiya sarfini tejashning kalitidir.

--Biz bilan bog'lanish--

Tel: +86 028 6259 0080

Faks: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com