Сілтілік электролизер судағы сутегі және сілтінің айналымы

Сілтілі электролизер сутегі өндірісі процесінде құрылғының тұрақты жұмыс істеуін қалай жасау керек, электролизердің өзінің сапасына қосымша, бұл ретте параметрдің сілті айналымының мөлшері де маңызды әсер етуші фактор болып табылады.

Жақында Қытайдың Өнеркәсіптік газдар қауымдастығының Сутегі кәсіпқой комитетінің қауіпсіздік өндірісі технологиясы алмасу жиналысында сутегі суының электролизі сутегін пайдалану және техникалық қызмет көрсету бағдарламасының басшысы Хуан Ли нақты сынау және пайдалану және техникалық қызмет көрсету процесінде сутегі мен сілті айналымының көлемін орнату бойынша тәжірибемізбен бөлісті.

Төменде түпнұсқа қағаз берілген.

——————

Ұлттық қос көміртекті стратегия аясында 25 жыл бойы сутегі өндірісіне маманданған және сутегі энергетикасы саласына бірінші болып кіріскен Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd жасыл сутегі технологиясы мен жабдықтарын дамытуды, соның ішінде электролиздік резервуарлардың жүрістерін жобалауды, жабдықты өндіруді, электродпен қаптауды, сондай-ақ резервуарларды сынау мен пайдалануды және техникалық қызмет көрсетуді кеңейтуді бастады.

БірСілтілік электролизердің жұмыс принципі

Электролитпен толтырылған электролизер арқылы тұрақты ток өткізу арқылы су молекулалары электродтарда электрохимиялық реакцияға түсіп, сутегі мен оттегіге ыдырайды. Электролиттің өткізгіштігін арттыру үшін жалпы электролит концентрациясы 30% калий гидроксиді немесе 25% натрий гидроксиді бар сулы ерітінді болып табылады.

Электролизатор бірнеше электролиттік элементтерден тұрады. Әрбір электролиз камерасы катодтан, анодтан, диафрагмадан және электролиттен тұрады. Диафрагманың негізгі қызметі - газдың өтуін болдырмау. Электролизердің төменгі бөлігінде жалпы кіріс және шығыс, сілтінің газ-сұйық қоспасының жоғарғы бөлігі және оттегі-сілті ағыны арнасы бар. Тұрақты токтың белгілі бір кернеуіне өтіп, кернеу судың теориялық ыдырау кернеуінен 1,23в және термиялық бейтарап кернеу 1,48В белгілі бір мәннен асып кеткенде, электрод пен сұйықтық интерфейсінің тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді, су сутегі мен оттегіге ыдырайды.

Екі Сілтектің айналуы

1️⃣Сутегі, оттегі жағы лай аралас цикл

Циркуляцияның бұл түрінде сілті сутегі сепараторы мен оттегі сепараторының төменгі жағындағы байланыстырушы құбыр арқылы сілті циркуляциялық сорғыға түседі, содан кейін салқындату және сүзуден кейін электролизердің катодтық және анодтық камераларына түседі. Аралас циркуляцияның артықшылығы қарапайым құрылым, қысқа процесс, төмен баға болып табылады және электролизердің катодтық және анодтық камераларына сілті айналымының бірдей мөлшерін қамтамасыз ете алады; кемшілігі бір жағынан сутегі мен оттегінің тазалығына әсер етуі мүмкін, ал екінші жағынан сутегі-оттегі сепараторының деңгейі реттелмей қалуы мүмкін, бұл сутегі-оттегі араласу қаупінің жоғарылауына әкелуі мүмкін. Қазіргі уақытта сілті араластыру циклінің сутегі-оттегі жағы ең көп таралған процесс болып табылады.

2️⃣Сутегі мен оттегі жағы лайдың бөлек айналымы

Циркуляцияның бұл формасы екі сілті циркуляциялық сорғыны, яғни екі ішкі циркуляцияны қажет етеді. Сутегі сепараторының төменгі жағындағы сілті сутегі жағындағы циркуляциялық сорғы арқылы өтеді, салқындатылады және сүзіледі, содан кейін электролизердің катодтық камерасына түседі; оттегі сепараторының түбіндегі сілті оттегі жағындағы циркуляциялық сорғы арқылы өтеді, салқындатылады және сүзіледі, содан кейін электролизердің анодтық камерасына түседі. Сірке суының тәуелсіз айналымының артықшылығы электролиз нәтижесінде алынған сутегі мен оттегінің жоғары тазалығы болып табылады, сутегі мен оттегі сепараторын араластыру қаупін физикалық түрде болдырмайды; кемшілігі - бұл құрылым мен процестің күрделі және қымбат болуы, сонымен қатар екі жағындағы сорғылардың дебитінің, жоғарысының, қуатының және басқа параметрлерінің сәйкестігін қамтамасыз ету қажет, бұл операцияның күрделілігін арттырады және жүйенің екі жағының тұрақтылығын бақылау талабын алға қояды.

Үш Электролиттік сумен сутегінің алынуына сілтінің циркуляциялық шығынының әсері және электролизердің жұмыс жағдайы.

1️⃣Сілтектің шамадан тыс айналымы

（1）Сутегі мен оттегінің тазалығына әсері

Сутегі мен оттегінің қышқылда белгілі бір ерігіштігі болғандықтан циркуляция көлемі тым үлкен, сондықтан еріген сутегі мен оттегінің жалпы мөлшері көбейіп, ерітіндімен бірге әрбір камераға түседі, бұл электролизердің шығысында сутегі мен оттегінің тазалығының төмендеуіне әкеледі; циркуляция көлемі тым үлкен, сондықтан сутегі мен оттегі сұйықтығы сепараторының ұстау уақыты тым қысқа, ал толық бөлінбеген газ сілтімен электролизердің ішкі бөлігіне қайтарылады, бұл электролизердің электрохимиялық реакциясының тиімділігіне және сутегі мен оттегінің тазалығына әсер етеді, әрі бұл электрохимиялық және электрохимиялық реакцияның тиімділігіне әсер етеді. оттегі, және одан әрі сутегі мен оттегі тазарту жабдығының дегидрогенизация және оттегін алу қабілетіне әсер етеді, нәтижесінде сутегі мен оттегін тазартудың нашар әсері және өнімнің сапасына әсер етеді.

（2） Резервуар температурасына әсері

Сілтәрізді салқындатқыштың шығыс температурасы өзгеріссіз қалған жағдайда, тым көп сілті ағыны электролизерден көбірек жылуды алып, резервуар температурасының төмендеуіне және қуаттың жоғарылауына әкеледі.

（3）Ток пен кернеуге әсері

Сілтектің шамадан тыс айналымы ток пен кернеудің тұрақтылығына әсер етеді. Артық сұйықтық ағыны ток пен кернеудің қалыпты ауытқуына кедергі келтіріп, ток пен кернеудің оңай тұрақталмауын тудырады, түзеткіш шкаф пен трансформатордың жұмыс жағдайының ауытқуын тудырады, осылайша сутегінің өндірілуі мен сапасына әсер етеді.

（4）Энергияны тұтынудың жоғарылауы

Сірке суының шамадан тыс айналымы да энергияны тұтынудың артуына, операциялық шығындардың артуына және жүйенің энергия тиімділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Көмекші салқындату суының ішкі айналымы жүйесі мен сыртқы айналымдағы спрей мен желдеткіштің, салқындатылған судың жүктемесінің және т.б. ұлғайту кезінде қуат тұтынуы артады, жалпы энергия шығыны артады.

（5）Жабдықтың істен шығуының себебі

Сірке суының шамадан тыс циркуляциясы сілті циркуляциялық сорғыға жүктемені арттырады, бұл электролизердегі ағын жылдамдығының жоғарылауына, қысымның және температураның ауытқуына сәйкес келеді, бұл өз кезегінде электролизердің ішіндегі электродтарға, диафрагмаларға және тығыздағыштарға әсер етеді, бұл жабдықтың істен шығуына немесе зақымдалуына, сондай-ақ техникалық қызмет көрсету мен жөндеуге арналған жұмыс көлемінің ұлғаюына әкелуі мүмкін.

2️⃣Сырдың қан айналымы тым аз

（1) Резервуар температурасына әсері

Сірке суының циркуляциялық көлемі жеткіліксіз болған кезде электролизердегі жылуды уақытында алу мүмкін емес, нәтижесінде температура көтеріледі. Жоғары температура ортасы газ фазасындағы судың қаныққан бу қысымын жоғарылатады және су құрамын арттырады. Егер суды жеткілікті түрде конденсациялау мүмкін болмаса, ол тазарту жүйесінің ауыртпалығын арттырады және тазарту әсеріне әсер етеді, сонымен қатар катализатор мен адсорбенттің әсері мен қызмет ету мерзіміне әсер етеді.

（2）Дафрагманың қызмет ету мерзіміне әсері

Үздіксіз жоғары температура ортасы диафрагманың қартаюын тездетеді, оның өнімділігін төмендетеді немесе тіпті жарылады, сутегі мен оттегінің екі жағында диафрагманың өткізгіштігін тудыруы оңай, сутегі мен оттегінің тазалығына әсер етеді. Өзара инфильтрация жарылыстың төменгі шегіне жақын болған кезде электролизер қаупінің ықтималдығы айтарлықтай өсті. Сонымен қатар үздіксіз жоғары температура тығыздағыш тығыздағыштың ағып кетуіне зақым келтіріп, оның қызмет ету мерзімін қысқартады.

（3）Электродтарға әсері

Егер сілтінің айналымдағы мөлшері тым аз болса, өндірілген газ электродтың белсенді орталығынан тез кете алмайды, электролиздің тиімділігіне әсер етеді; егер электрод электрохимиялық реакцияны жүргізу үшін сілтімен толық жанаса алмаса, жартылай разрядтың ауытқуы және құрғақ жану пайда болады, бұл электродқа катализатордың төгілуін тездетеді.

（4 ）Ұяшықтың кернеуіне әсері

Айналымдағы лайдың мөлшері тым аз, себебі электродтың белсенді орталығында пайда болған сутегі мен оттегі көпіршіктерін уақытында алып тастау мүмкін емес, ал электролиттегі еріген газдардың мөлшері артып, шағын камераның кернеуінің жоғарылауына және электр энергиясын тұтынудың жоғарылауына әкеледі.

Сілінің оңтайлы айналымының жылдамдығын анықтаудың төрт әдісі

Жоғарыда аталған мәселелерді шешу үшін сәйкес шараларды қабылдау қажет, мысалы, сілтінің айналу жүйесін оның қалыпты жұмысын қамтамасыз ету үшін үнемі тексеріп отыру; электролизердің айналасында жылуды таратудың жақсы жағдайларын сақтау; және қажет болған жағдайда сілті айналымының тым үлкен немесе тым аз көлемінің пайда болуын болдырмау үшін электролизердің жұмыс параметрлерін реттеу.

Сілінің оңтайлы айналымы ағынының жылдамдығын электролизер өлшемі, камералар саны, жұмыс қысымы, реакция температурасы, жылу генерациясы, сілті концентрациясы, сілті салқындатқыш, сутегі-оттегі сепараторы, ток тығыздығы, газ тазалығы және басқа талаптар, жабдық пен құбырлардың беріктігі және басқа факторлар сияқты электролизердің арнайы техникалық параметрлері негізінде анықтау қажет.

Техникалық параметрлер Өлшемдері:

өлшемдері 4800x2240x2281мм

жалпы салмағы 40700 кг

Тиімді камера өлшемі 1830、Камералар саны 238个

Электролизердің ток тығыздығы 5000А/м²

жұмыс қысымы 1,6 Мпа

реакция температурасы 90℃±5℃

Бір реттік электролизер өнімі сутегі көлемі 1300Нм³/сағ

Өнім Оттегі 650Нм³/сағ

тұрақты ток n13100A, тұрақты ток кернеуі 480В

Салқындатқыш Φ700x4244мм

жылу алмасу ауданы 88,2 м²

Сутегі мен оттегі сепараторы Φ1300x3916мм

оттегі сепараторы Φ1300x3916мм

Калий гидроксиді ерітіндісінің концентрациясы 30%

Таза суға төзімділік мәні >5МΩ·см

Калий гидроксиді ерітіндісі мен электролизер арасындағы байланыс:

Таза суды өткізгіш етіп, сутегі мен оттегін шығарып, жылуды кетіріңіз. Салқындату суының ағыны электролизер реакциясының температурасы салыстырмалы түрде тұрақты болуы үшін сілті температурасын бақылау үшін пайдаланылады, ал электролизердің жылу генерациясы және салқындатқыш су ағыны ең жақсы жұмыс жағдайына және энергияны үнемдейтін жұмыс параметрлеріне жету үшін жүйенің жылу балансына сәйкес келеді.

Нақты операциялар негізінде:

60 м³/сағ кезінде лайдың айналымы көлемін реттеу,

Салқындату суының ағыны шамамен 95% ашылады，

Толық жүктеме кезінде электролизердің реакция температурасы 90°C температурада бақыланады.

Электролизатордың оңтайлы күйі тұрақты ток қуатын тұтыну 4,56 кВтсағ/Нм³Н₂ құрайды.

Бесқорытындылау

Қорытындылай келе, сілтінің циркуляциялық көлемі су электролизі арқылы сутегі алу процесінде газдың тазалығына, камераның кернеуіне, электролизер температурасына және басқа параметрлерге байланысты маңызды параметр болып табылады. Резервуардағы сілті алмастыру кезінде айналым көлемін 2~4 рет/сағ/мин бақылаған дұрыс. Сірке суының айналым көлемін тиімді бақылай отырып, ол ұзақ уақыт бойы судағы электролизді сутегі өндіру жабдығының тұрақты және қауіпсіз жұмысын қамтамасыз етеді.

Сілтілік электролизде су электролизі арқылы сутегі өндіру процесінде жұмыс жағдайының параметрлерін оңтайландыру және электрод материалы мен диафрагма материалын таңдау біріктірілген электролизер жүгіргішінің дизайны токты арттырудың, резервуардағы кернеуді азайтудың және энергияны үнемдеудің кілті болып табылады.

--Бізбен хабарласыңы--

Тел: +86 028 6259 0080

Факс: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com