Në procesin e prodhimit të hidrogjenit të elektrolizuesit alkalik, si ta bëni pajisjen të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme, përveç cilësisë së vetë elektrolizuesit, në të cilin sasia e qarkullimit të sodës së alkalinës është gjithashtu një faktor i rëndësishëm ndikimi.
Kohët e fundit, në Takimin e Shkëmbimit të Teknologjisë së Sigurisë së Prodhimit të Hidrogjenit të Shoqatës së Gazeve Industriale të Kinës, Huang Li, kreu i Programit të Operimit dhe Mirëmbajtjes së Hidrogjenit, Elektrolizës së Ujit dhe Hidrogjenit, ndau përvojën tonë mbi përcaktimin e vëllimit të qarkullimit të hidrogjenit dhe sodës së alkalisë në procesin aktual të testimit dhe funksionimit dhe mirëmbajtjes.
Më poshtë është dokumenti origjinal.
———————
Nën sfondin e strategjisë kombëtare me dy karbone, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, e cila është specializuar në prodhimin e hidrogjenit për 25 vjet dhe ishte e para që u përfshi në fushën e energjisë së hidrogjenit, ka filluar të zgjerojë zhvillimin e teknologjisë dhe pajisjeve të hidrogjenit të gjelbër, duke përfshirë projektimin e vinçave të rezervuarëve të elektrolizës, prodhimin e pajisjeve, veshjen e elektrodave, si dhe testimin, funksionimin dhe mirëmbajtjen e rezervuarëve të elektrolizës.
NjëParimi i Punës së Elektrolizuesit Alkalik
Duke kaluar një rrymë të vazhdueshme përmes një elektrolizuesi të mbushur me elektrolit, molekulat e ujit reagojnë elektrokimikisht në elektroda dhe zbërthehen në hidrogjen dhe oksigjen. Për të rritur përçueshmërinë e elektrolitit, elektroliti i përgjithshëm është një tretësirë ujore me një përqendrim prej 30% hidroksid kaliumi ose 25% hidroksid natriumi.
Elektrolizuesi përbëhet nga disa qeliza elektrolitike. Çdo dhomë elektrolize përbëhet nga katoda, anoda, diafragma dhe elektroliti. Funksioni kryesor i diafragmës është të parandalojë depërtimin e gazit. Në pjesën e poshtme të elektrolizuesit ka një hyrje dhe dalje të përbashkët, pjesa e sipërme e përzierjes gaz-lëng të alkalit dhe oksi-alkalit rrjedh kanal. Kalohet në një tension të caktuar të rrymës së vazhdueshme, kur tensioni tejkalon tensionin teorik të dekompozimit të ujit 1.23V dhe tensionin termik neutral 1.48V mbi një vlerë të caktuar, elektroda dhe ndërfaqja e lëngut ndodhin reaksione redoks, uji dekompozohet në hidrogjen dhe oksigjen.
Dy Mënyra se si qarkullon soda
1️⃣Cikël i përzier me hidrogjen, oksigjen
Në këtë formë qarkullimi, soda hyn në pompën e qarkullimit të sodës përmes tubit lidhës në fund të ndarësit të hidrogjenit dhe ndarësit të oksigjenit, dhe më pas hyn në dhomat e katodës dhe anodës së elektrolizuesit pas ftohjes dhe filtrimit. Avantazhet e qarkullimit të përzier janë struktura e thjeshtë, procesi i shkurtër, kostoja e ulët dhe mundësia e sigurimit të të njëjtës madhësi të qarkullimit të sodës në dhomat e katodës dhe anodës së elektrolizuesit; disavantazhi është se nga njëra anë, mund të ndikojë në pastërtinë e hidrogjenit dhe oksigjenit, dhe nga ana tjetër, mund të shkaktojë që niveli i ndarësit hidrogjen-oksigjen të mos jetë i rregulluar, gjë që mund të rezultojë në rritjen e rrezikut të përzierjes hidrogjen-oksigjen. Aktualisht, ana hidrogjen-oksigjen e ciklit të përzierjes së sodës është procesi më i zakonshëm.
2️⃣Qarkullim i ndarë i hidrogjenit dhe oksigjenit në anën e sodës
Kjo formë qarkullimi kërkon dy pompa qarkullimi me sodë kaustike, pra dy qarkullime të brendshme. Soda në fund të ndarësit të hidrogjenit kalon nëpër pompën e qarkullimit në anën e hidrogjenit, ftohet dhe filtrohet, dhe pastaj hyn në dhomën e katodës së elektrolizerit; soda në fund të ndarësit të oksigjenit kalon nëpër pompën e qarkullimit në anën e oksigjenit, ftohet dhe filtrohet, dhe pastaj hyn në dhomën e anodës së elektrolizerit. Avantazhi i qarkullimit të pavarur të sodës kaustike është se hidrogjeni dhe oksigjeni i prodhuar nga elektroliza janë me pastërti të lartë, duke shmangur fizikisht rrezikun e përzierjes së hidrogjenit dhe ndarësit të oksigjenit; disavantazhi është se struktura dhe procesi janë të ndërlikuara dhe të kushtueshme, dhe është gjithashtu e nevojshme të sigurohet qëndrueshmëria e shkallës së rrjedhjes, kokës, fuqisë dhe parametrave të tjerë të pompave në të dyja anët, gjë që rrit kompleksitetin e funksionimit dhe shtron kërkesën për të kontrolluar stabilitetin e të dyja anëve të sistemit.
Ndikimi i shkallës së rrjedhjes qarkulluese të sodës së kaustikës në prodhimin e hidrogjenit nga uji elektrolitik dhe kushtet e punës së elektrolizuesit
1️⃣Qarkullim i tepërt i sodës
(1) Efekti në pastërtinë e hidrogjenit dhe oksigjenit
Meqenëse hidrogjeni dhe oksigjeni kanë një tretshmëri të caktuar në sodë kaustike, vëllimi i qarkullimit është shumë i madh, kështu që sasia totale e hidrogjenit dhe oksigjenit të tretur rritet dhe hyn në secilën dhomë me sodë kaustike, gjë që shkakton uljen e pastërtisë së hidrogjenit dhe oksigjenit në daljen e elektrolizuesit; vëllimi i qarkullimit është shumë i madh, kështu që koha e mbajtjes së ndarësit të lëngut të hidrogjenit dhe oksigjenit është shumë e shkurtër, dhe gazi që nuk është ndarë plotësisht kthehet në brendësi të elektrolizuesit me sodë kaustike, gjë që ndikon në efikasitetin e reaksionit elektrokimik të elektrolizuesit dhe pastërtinë e hidrogjenit dhe oksigjenit, dhe më tej kjo do të ndikojë në efikasitetin e reaksionit elektrokimik në elektrolizues dhe pastërtinë e hidrogjenit dhe oksigjenit, dhe do të ndikojë më tej në aftësinë e pajisjeve të pastrimit të hidrogjenit dhe oksigjenit për të dehidrogjenuar dhe deoksigjenuar, duke rezultuar në efekt të dobët të pastrimit të hidrogjenit dhe oksigjenit dhe duke ndikuar në cilësinë e produkteve.
(2) Efekti në temperaturën e rezervuarit
Me kusht që temperatura e daljes së ftohësit të sodës fiziologjike të mbetet e pandryshuar, një rrjedhë e tepërt e sodës fiziologjike do të largojë më shumë nxehtësi nga elektrolizuesi, duke shkaktuar rënien e temperaturës së rezervuarit dhe rritjen e fuqisë.
(3) Efekti në rrymë dhe tension
Qarkullimi i tepërt i sodës do të ndikojë në stabilitetin e rrymës dhe tensionit. Rrjedha e tepërt e lëngut do të ndërhyjë në luhatjen normale të rrymës dhe tensionit, duke bërë që rryma dhe tensioni të mos stabilizohen lehtë, duke shkaktuar luhatje në gjendjen e punës së kabinetit të ndreqësit dhe transformatorit, dhe duke ndikuar kështu në prodhimin dhe cilësinë e hidrogjenit.
(4) Rritja e konsumit të energjisë
Qarkullimi i tepërt i sodës mund të çojë gjithashtu në rritjen e konsumit të energjisë, rritjen e kostove operative dhe uljen e efikasitetit të energjisë së sistemit. Kryesisht në rritjen e sistemit të qarkullimit të brendshëm të ujit ftohës ndihmës dhe qarkullimit të jashtëm të spërkatjes dhe ventilatorit, ngarkesës së ujit të ftohtë etj., në mënyrë që të rritet konsumi i energjisë, rritet edhe konsumi total i energjisë.
(5) Shkakton dështimin e pajisjeve
Qarkullimi i tepërt i sodës rrit ngarkesën në pompën e qarkullimit të sodës, e cila korrespondon me rritjen e shkallës së rrjedhjes, luhatjeve të presionit dhe temperaturës në elektrolizator, gjë që nga ana tjetër ndikon në elektroda, diafragma dhe guarnicione brenda elektrolizatorit, gjë që mund të çojë në keqfunksionime ose dëmtime të pajisjeve, si dhe në një rritje të ngarkesës së punës për mirëmbajtje dhe riparim.
2️⃣Qarkullimi i sodës është shumë i vogël
(1) Efekti në temperaturën e rezervuarit
Kur vëllimi qarkullues i sodës është i pamjaftueshëm, nxehtësia në elektrolizator nuk mund të largohet me kalimin e kohës, duke rezultuar në një rritje të temperaturës. Mjedisi me temperaturë të lartë bën që presioni i avullit të ngopur të ujit në fazën e gaztë të rritet dhe përmbajtja e ujit të rritet. Nëse uji nuk mund të kondensohet mjaftueshëm, kjo do të rrisë ngarkesën e sistemit të pastrimit dhe do të ndikojë në efektin e pastrimit, si dhe do të ndikojë në efektin dhe jetëgjatësinë e katalizatorit dhe adsorbentit.
(2) Ndikimi në jetëgjatësinë e diafragmës
Mjedisi me temperaturë të lartë të vazhdueshme do të përshpejtojë plakjen e diafragmës, do të bëjë që performanca e saj të bjerë ose edhe të këputet, duke shkaktuar lehtësisht përshkueshmërinë reciproke të hidrogjenit dhe oksigjenit në të dyja anët e diafragmës, duke ndikuar në pastërtinë e hidrogjenit dhe oksigjenit. Kur infiltrimi i ndërsjellë është afër kufirit të poshtëm të shpërthimit, probabiliteti i rrezikut të elektrolizuesit rritet ndjeshëm. Në të njëjtën kohë, temperatura e lartë e vazhdueshme do të shkaktojë gjithashtu dëmtime nga rrjedhjet në guarnicionin e vulosjes, duke shkurtuar jetëgjatësinë e tij të shërbimit.
(3) Efekti në elektroda
Nëse sasia qarkulluese e sodës së kaustikës është shumë e vogël, gazi i prodhuar nuk mund të largohet shpejt nga qendra aktive e elektrodës dhe efikasiteti i elektrolizës ndikohet; nëse elektroda nuk mund të kontaktojë plotësisht me sodën e kaustikës për të kryer reaksionin elektrokimik, do të ndodhë anomali e shkarkimit të pjesshëm dhe djegie e thatë, duke përshpejtuar derdhjen e katalizatorit në elektrodë.
(4) Efekti në tensionin e qelizës
Sasia e sodës së alkalisë që qarkullon është shumë e vogël, sepse flluskat e hidrogjenit dhe oksigjenit të gjeneruara në qendrën aktive të elektrodës nuk mund të largohen me kalimin e kohës, dhe sasia e gazrave të tretur në elektrolit rritet, duke shkaktuar një rritje të tensionit të dhomës së vogël dhe një rritje të konsumit të energjisë.
Katër Metoda për Përcaktimin e Shkallës Optimale të Rrjedhjes së Lëngut të Gjakut
Për të zgjidhur problemet e mësipërme, është e nevojshme të merren masa përkatëse, të tilla si kontrollimi i rregullt i sistemit të qarkullimit të sodës së kaustikës për të siguruar funksionimin e tij normal; ruajtja e kushteve të mira të shpërndarjes së nxehtësisë rreth elektrolizerit; dhe rregullimi i parametrave të funksionimit të elektrolizerit, nëse është e nevojshme, në mënyrë që të shmanget ndodhja e një vëllimi shumë të madh ose shumë të vogël të qarkullimit të sodës së kaustikës.
Shkalla optimale e rrjedhjes së qarkullimit të sodës së kaustikës duhet të përcaktohet bazuar në parametra specifikë teknikë të elektrolizuesit, siç janë madhësia e elektrolizuesit, numri i dhomave, presioni i funksionimit, temperatura e reaksionit, gjenerimi i nxehtësisë, përqendrimi i sodës së kaustikës, ftohësi i sodës së kaustikës, ndarësi hidrogjen-oksigjen, dendësia e rrymës, pastërtia e gazit dhe kërkesa të tjera, qëndrueshmëria e pajisjeve dhe tubacioneve dhe faktorë të tjerë.
Parametrat Teknikë Dimensionet:
madhësitë 4800x2240x2281mm
Pesha totale 40700 kg
Madhësia efektive e dhomës 1830, numri i dhomave 238
Dendësia e rrymës së elektrolizuesit 5000A/m²
presioni operativ 1.6Mpa
temperatura e reagimit 90℃±5℃
Një set i vetëm i produktit të elektrolizuesit me vëllim hidrogjeni 1300Nm³/orë
Oksigjeni i Produktit 650Nm³/orë
rrymë e vazhdueshme n13100A, tension dc 480V
Ftohës me sodë kaustike Φ700x4244mm
Sipërfaqja e shkëmbimit të nxehtësisë 88.2m²
Ndarës hidrogjeni dhe oksigjeni Φ1300x3916mm
ndarës oksigjeni Φ1300x3916mm
Përqendrimi i tretësirës së hidroksidit të kaliumit 30%
Vlera e rezistencës ndaj ujit të pastër >5MΩ·cm
Marrëdhënia midis tretësirës së hidroksidit të kaliumit dhe elektrolizuesit:
Bëjeni ujin e pastër përçues, nxirrni hidrogjenin dhe oksigjenin dhe largoni nxehtësinë. Rrjedha e ujit ftohës përdoret për të kontrolluar temperaturën e sodës në mënyrë që temperatura e reaksionit të elektrolizuesit të jetë relativisht e qëndrueshme, dhe gjenerimi i nxehtësisë i elektrolizuesit dhe rrjedha e ujit ftohës përdoren për të përputhur ekuilibrin e nxehtësisë së sistemit për të arritur kushtet më të mira të punës dhe parametrat operativë që kursejnë më shumë energji.
Bazuar në operacionet aktuale:
Kontroll i vëllimit të qarkullimit të sodës së kaustikës në 60m³/orë,
Rrjedha e ujit ftohës hapet në rreth 95%,
Temperatura e reagimit të elektrolizuesit kontrollohet në 90°C me ngarkesë të plotë.
Konsumi i energjisë DC i elektrolizuesit në gjendje optimale është 4.56 kWh/Nm³H₂.
Pesëpërmbledh
Si përmbledhje, vëllimi i qarkullimit të sodës është një parametër i rëndësishëm në procesin e prodhimit të hidrogjenit me anë të elektrolizës së ujit, i cili lidhet me pastërtinë e gazit, tensionin e dhomës, temperaturën e elektrolizuesit dhe parametra të tjerë. Është e përshtatshme të kontrollohet vëllimi qarkullues me frekuencë 2~4 herë/orë/min të zëvendësimit të sodës në rezervuar. Duke kontrolluar në mënyrë efektive vëllimin e qarkullimit të sodës, sigurohet funksionimi i qëndrueshëm dhe i sigurt i pajisjeve të prodhimit të hidrogjenit të elektrolizës së ujit për një periudhë të gjatë kohore.
Në procesin e prodhimit të hidrogjenit me anë të elektrolizës së ujit në elektrolizues alkaline, optimizimi i parametrave të kushteve të punës dhe projektimi i rrotulluesit të elektrolizuesit, i kombinuar me materialin e elektrodës dhe përzgjedhjen e materialit të diafragmës, janë çelësi për të rritur rrymën, për të zvogëluar tensionin e rezervuarit dhe për të kursyer konsumin e energjisë.
——Na Kontaktoni——
Tel: +86 028 6259 0080
Faks: +86 028 6259 0100
E-mail: tech@allygas.com
Koha e postimit: 09 Janar 2025
