Sirkulasi Hidrogén sareng Alkali dina Éléktroliser Alkali Éléktrolisis Cai Prosés Produksi Hidrogén

Dina prosés produksi hidrogén éléktroliser alkali, kumaha carana ngajantenkeun alat ngajalankeun operasi anu stabil, salian ti kualitas éléktroliser éta sorangan, dimana jumlah sirkulasi alkali tina setélan ogé mangrupikeun faktor pangaruh anu penting.

Anyar-anyar ieu, dina Rapat Pertukaran Téknologi Produksi Kasalametan Komite Profesional Hidrogén Asosiasi Gas Industri Cina, Huang Li, kapala Program Operasi sareng Pangropéa Hidrogén Éléktrolisis Cai Hidrogén, ngabagikeun pangalaman kami ngeunaan setélan volume sirkulasi hidrogén sareng alkali dina prosés uji coba sareng operasi sareng pangropéa anu saleresna.

Di handap ieu mangrupikeun makalah aslina.

———————

Dina latar tukang strategi dual-karbon nasional, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, anu parantos khusus dina produksi hidrogén salami 25 taun sareng anu munggaran kalibet dina widang énergi hidrogén, parantos mimiti ngalegaan pamekaran téknologi sareng peralatan hidrogén héjo, kalebet desain runner tank éléktrolisis, manufaktur peralatan, pelapisan éléktroda, ogé uji coba tank éléktrolisis sareng operasi sareng pangropéa.

HijiPrinsip Kerja Elektroliser Alkali

Ku cara ngalirkeun arus searah ngaliwatan éléktroliser anu dieusi éléktrolit, molekul cai diréaksikeun sacara éléktrokimia dina éléktroda sareng diuraikeun jadi hidrogén sareng oksigén. Pikeun ningkatkeun konduktivitas éléktrolit, éléktrolit umumna nyaéta larutan cai kalayan konsentrasi 30% kalium hidroksida atanapi 25% natrium hidroksida.

Éléktrolisis diwangun ku sababaraha sél éléktrolitik. Unggal rohangan éléktrolisis diwangun ku katoda, anoda, diafragma, sareng éléktrolit. Fungsi utama diafragma nyaéta pikeun nyegah perméasi gas. Di bagian handap éléktrolisis aya saluran asup sareng kaluar anu umum, bagian luhur campuran gas-cair tina saluran aliran alkali sareng oksi-alkali. Dilebetkeun kana tegangan arus searah anu tangtu, nalika tegangan ngaleuwihan tegangan dékomposisi téoritis cai 1.23v sareng tegangan nétral termal 1.48V di luhur nilai anu tangtu, réaksi rédoks antarbeungeut éléktroda sareng cairan lumangsung, cai diuraikeun jadi hidrogén sareng oksigén.

Dua Kumaha alkali disirkulasikeun

1️⃣Siklus Campuran Hidrogén, Oksigén Sisi Lye

Dina bentuk sirkulasi ieu, alkali asup kana pompa sirkulasi alkali ngaliwatan pipa panyambung di handapeun pamisah hidrogén sareng pamisah oksigén, teras asup kana kamar katoda sareng anoda éléktrolisér saatos didinginkan sareng disaring. Kaunggulan tina sirkulasi campuran nyaéta struktur anu saderhana, prosés anu pondok, biaya anu murah, sareng tiasa mastikeun ukuran sirkulasi alkali anu sami kana kamar katoda sareng anoda éléktrolisér; kakuranganna nyaéta di hiji sisi, éta tiasa mangaruhan kamurnian hidrogén sareng oksigén, sareng di sisi anu sanés, éta tiasa nyababkeun tingkat pamisah hidrogén-oksigén teu tiasa disaluyukeun, anu tiasa nyababkeun ningkatna résiko campuran hidrogén-oksigén. Ayeuna, sisi hidrogén-oksigén tina siklus campuran alkali mangrupikeun prosés anu paling umum.

2️⃣Sirkulasi misah tina hidrogén sareng oksigén sisi alkali

Bentuk sirkulasi ieu meryogikeun dua pompa sirkulasi alkali, nyaéta dua sirkulasi internal. Lida di handapeun separator hidrogén ngaliwat pompa sirkulasi sisi hidrogén, didinginkan sareng disaring, teras lebet kana kamar katoda éléktrolisér; alkali di handapeun separator oksigén ngaliwat pompa sirkulasi sisi oksigén, didinginkan sareng disaring, teras lebet kana kamar anoda éléktrolisér. Kaunggulan tina sirkulasi alkali mandiri nyaéta hidrogén sareng oksigén anu dihasilkeun ku éléktrolisis mibanda kamurnian anu luhur, sacara fisik nyingkahan résiko nyampur separator hidrogén sareng oksigén; kakuranganna nyaéta struktur sareng prosésna rumit sareng mahal, sareng ogé diperyogikeun pikeun mastikeun konsistensi laju aliran, head, kakuatan sareng parameter sanés tina pompa di dua sisi, anu ningkatkeun kompleksitas operasi, sareng ngajukeun sarat pikeun ngontrol stabilitas dua sisi sistem.

Tilu Pangaruh laju aliran sirkulasi alkali kana produksi hidrogén ku cai éléktrolitik sareng kaayaan kerja éléktroliser

1️⃣Sirkulasi alkali anu kaleuleuwihi

（1）Pangaruh kana kamurnian hidrogén sareng oksigén

Kusabab hidrogén sareng oksigén gaduh kalarutan anu tangtu dina alkali, volume sirkulasi ageung teuing sahingga jumlah total hidrogén sareng oksigén anu leyur ningkat sareng lebet kana unggal rohangan sareng alkali, anu nyababkeun kamurnian hidrogén sareng oksigén ngirangan dina outlet éléktrolisér; volume sirkulasi ageung teuing sahingga waktos ingetan pamisah cairan hidrogén sareng oksigén pondok teuing, sareng gas anu teu acan dipisahkeun sapinuhna dibawa deui ka jero éléktrolisér sareng alkali, anu mangaruhan efisiensi réaksi éléktrokimia éléktrolisér sareng kamurnian hidrogén sareng oksigén, sareng salajengna ieu bakal mangaruhan efisiensi réaksi éléktrokimia dina éléktrolisér sareng kamurnian hidrogén sareng oksigén, sareng salajengna mangaruhan kamampuan alat purifikasi hidrogén sareng oksigén pikeun dehidrogénasi sareng deoksigénasi, anu ngahasilkeun pangaruh anu goréng tina purifikasi hidrogén sareng oksigén sareng mangaruhan kualitas produk.

（2） Pangaruh kana suhu tanki

Dina kaayaan suhu kaluar tina pendingin alkali tetep teu robah, aliran alkali anu kaleuleuwihi bakal nyokot langkung seueur panas tina éléktroliser, anu nyababkeun suhu tangki turun sareng daya naék.

（3）Pangaruh kana arus sareng tegangan

Sirkulasi alkali anu kaleuleuwihi bakal mangaruhan stabilitas arus sareng tegangan. Aliran cairan anu kaleuleuwihi bakal ngaganggu fluktuasi normal arus sareng tegangan, nyababkeun arus sareng tegangan henteu gampang distabilisasi, nyababkeun fluktuasi dina kaayaan kerja kabinet penyearah sareng transformator, sahingga mangaruhan produksi sareng kualitas hidrogén.

（4）Paningkatan konsumsi énergi

Sirkulasi alkali anu kaleuleuwihi ogé tiasa nyababkeun paningkatan konsumsi énergi, paningkatan biaya operasi sareng panurunan efisiensi énergi sistem. Utamana dina paningkatan sirkulasi internal cai pendingin bantu sistem sareng sirkulasi éksternal semprot sareng kipas, beban cai tiis, jsb., sahingga konsumsi daya ningkat, total konsumsi énergi ogé ningkat.

（5）Ngabalukarkeun kagagalan alat

Sirkulasi alkali anu kaleuleuwihi ningkatkeun beban dina pompa sirkulasi alkali, anu pakait sareng paningkatan laju aliran, fluktuasi tekanan sareng suhu dina éléktroliser, anu antukna mangaruhan éléktroda, diafragma sareng gasket di jero éléktroliser, anu tiasa nyababkeun gangguan fungsi atanapi karusakan alat, sareng paningkatan beban kerja pikeun pangropéa sareng perbaikan.

2️⃣Sirkulasi cairan Lye leutik teuing

（1）Pangaruh kana suhu tanki

Nalika volume lye anu ngider teu cekap, panas dina éléktroliser teu tiasa dileungitkeun dina waktosna, anu nyababkeun kanaékan suhu. Lingkungan suhu anu luhur ngajantenkeun tekanan uap jenuh cai dina fase gas naék sareng kandungan cai ningkat. Upami cai teu tiasa dikondensasi sacara cekap, éta bakal ningkatkeun beban sistem purifikasi sareng mangaruhan pangaruh purifikasi, sareng éta ogé bakal mangaruhan pangaruh sareng umur katalis sareng adsorben.

（2）Dampak kana umur diafragma

Lingkungan suhu anu terus-terusan luhur bakal ngagancangkeun sepuhna diafragma, ngajantenkeun kinerjana turun atanapi bahkan pecah, gampang nyababkeun permeabilitas silih hidrogén sareng oksigén dina dua sisi diafragma, mangaruhan kamurnian hidrogén sareng oksigén. Nalika silih infiltrasi caket kana wates handap ledakan, kamungkinan bahaya éléktrolisér ningkat pisan. Dina waktos anu sami, suhu anu terus-terusan luhur ogé bakal nyababkeun karusakan bocor kana gasket sealing, anu ngirangan umur jasana.

（3）Pangaruh kana éléktroda

Upami jumlah alkali anu sumebar sakedik teuing, gas anu dihasilkeun moal tiasa kaluar ti puseur aktif éléktroda gancang-gancang, sareng efisiensi éléktrolisis bakal kapangaruhan; upami éléktroda henteu tiasa ngahubungi sacara lengkep sareng alkali pikeun ngalaksanakeun réaksi éléktrokimia, abnormalitas debit parsial sareng kaduruk garing bakal kajantenan, anu ngagancangkeun pelepasan katalis dina éléktroda.

（4）Pangaruh kana tegangan sél

Jumlah alkali anu ngiderkeun téh leutik teuing, sabab gelembung hidrogén sareng oksigén anu dihasilkeun di puseur aktif éléktroda teu tiasa dileungitkeun dina waktosna, sareng jumlah gas anu leyur dina éléktrolit ningkat, nyababkeun paningkatan tegangan rohangan alit sareng paningkatan konsumsi daya.

Opat Métode pikeun nangtukeun laju aliran sirkulasi alkali optimal

Pikeun ngarengsekeun masalah di luhur, perlu pikeun ngalakukeun tindakan anu saluyu, sapertos rutin mariksa sistem sirkulasi alkali pikeun mastikeun operasi normalna; ngajaga kaayaan disipasi panas anu saé di sakitar éléktrolisér; sareng nyaluyukeun parameter operasi éléktrolisér, upami diperyogikeun, pikeun nyingkahan kajadian sirkulasi alkali anu ageung teuing atanapi alit teuing.

Laju aliran sirkulasi alkali optimal perlu ditangtukeun dumasar kana parameter téknis éléktroliser khusus, sapertos ukuran éléktroliser, jumlah kamar, tekanan operasi, suhu réaksi, generasi panas, konsentrasi alkali, pendingin alkali, separator hidrogén-oksigén, kapadetan arus, kamurnian gas sareng sarat sanésna, daya tahan peralatan sareng pipa sareng faktor sanésna.

Parameter Téknis Diménsi：

ukuran 4800x2240x2281mm

beurat total 40700Kg

Ukuran kamar efektif 1830, Jumlah kamar 238

Kapadetan arus éléktrolisiser 5000A/m²

tekanan operasi 1.6Mpa

suhu réaksi 90℃±5℃

Sét tunggal produk éléktroliser volume hidrogén 1300Nm³/jam

Oksigén Produk 650Nm³/jam

arus searah n13100A, tegangan dc 480V

Pendingin Lye Φ700x4244mm

wewengkon pertukaran panas 88,2m²

Pamisah hidrogén sareng oksigén Φ1300x3916mm

pamisah oksigén Φ1300x3916mm

Konsentrasi larutan kalium hidroksida 30%

Nilai tahan cai murni >5MΩ·cm

Hubungan antara larutan kalium hidroksida sareng éléktroliser：

Ngajadikeun cai murni konduktif, ngaluarkeun hidrogén sareng oksigén, sareng miceun panas. Aliran cai pendingin dianggo pikeun ngontrol suhu alkali supados suhu réaksi éléktrolisér relatif stabil, sareng generasi panas éléktrolisér sareng aliran cai pendingin dianggo pikeun cocog sareng kasaimbangan panas sistem pikeun ngahontal kaayaan kerja anu pangsaéna sareng parameter operasi anu paling hemat énergi.

Dumasar kana operasi anu saleresna：

Kontrol volume sirkulasi Lye dina 60m³/jam,

Aliran cai pendingin dibuka sakitar 95%,

Suhu réaksi éléktrolisér dikontrol dina 90°C dina beban pinuh,

Konsumsi daya DC éléktroliser dina kaayaan optimal nyaéta 4,56 kWh/Nm³H₂.

Limanyimpulkeun

Singkatna, volume sirkulasi alkali mangrupikeun parameter penting dina prosés produksi hidrogén ku éléktrolisis cai, anu aya hubunganana sareng kamurnian gas, tegangan kamar, suhu éléktroliser sareng parameter sanésna. Éta pantes pikeun ngontrol volume sirkulasi dina 2 ~ 4 kali / jam / menit panggantian alkali dina tangki. Ku cara ngontrol volume sirkulasi alkali sacara efektif, éta mastikeun operasi anu stabil sareng aman tina alat produksi hidrogén éléktrolisis cai pikeun jangka waktu anu lami.

Dina prosés produksi hidrogén ku éléktrolisis cai dina éléktrolisér alkali, optimasi parameter kaayaan kerja sareng desain runner éléktrolisér, digabungkeun sareng pilihan bahan éléktroda sareng bahan diafragma mangrupikeun konci pikeun ningkatkeun arus, ngirangan tegangan tangki sareng ngahémat konsumsi énergi.

--Taros Kami--

Telp: +86 028 6259 0080

Fax: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com