Во процесот на производство на водород кај алкален електролизер, како да се обезбеди стабилно работење на уредот, покрај квалитетот на самиот електролизер, во кој количината на циркулација на луга е исто така важен фактор на влијание.
Неодамна, на состанокот за размена на технологии за безбедно производство на Професионалниот комитет за водород при Кинеската асоцијација за индустриски гасови, Хуанг Ли, раководител на Програмата за работа и одржување на водород, електролиза на вода и водород, го сподели нашето искуство за поставување на волуменот на циркулација на водород и луга во самиот процес на тестирање, работа и одржување.
Следното е оригиналниот труд.
——————
Под позадината на националната стратегија за двоен јаглерод, „Али Хидроген Енерџи Технолоџи Ко., Лтд“, која е специјализирана за производство на водород веќе 25 години и беше првата што се вклучи во областа на водородната енергија, започна да го проширува развојот на технологијата и опремата за зелен водород, вклучувајќи го дизајнот на тркала на резервоари за електролиза, производството на опрема, обложувањето на електроди, како и тестирањето и работењето и одржувањето на резервоарите за електролиза.
ЕденПринцип на работа на алкален електролизер
Со поминување на еднонасочна струја низ електролизер исполнет со електролит, молекулите на водата електрохемиски реагираат на електродите и се разградуваат на водород и кислород. За да се зголеми спроводливоста на електролитот, општиот електролит е воден раствор со концентрација од 30% калиум хидроксид или 25% натриум хидроксид.
Електролизерот се состои од неколку електролитички ќелии. Секоја електролизна комора се состои од катода, анода, дијафрагма и електролит. Главната функција на дијафрагмата е да спречи навлегување на гас. Во долниот дел од електролизерот има заеднички влез и излез, горниот дел од мешавината гас-течност од алкали и окси-алкали е проток на канал. Се пренесува во одреден напон на еднонасочна струја, кога напонот го надминува теоретскиот напон на распаѓање на водата од 1,23 V и термичкиот неутрален напон од 1,48 V над одредена вредност, електродата и течноста се поврзуваат со редокс реакција, при што водата се распаѓа на водород и кислород.
Два начини на кои се циркулира лугата
1️⃣Водород, кислородна страна, мешан циклус на луга
Во оваа форма на циркулација, лугата влегува во пумпата за циркулација на луга преку цевката за поврзување на дното од сепараторот за водород и сепараторот за кислород, а потоа влегува во катодните и анодните комори на електролизерот по ладењето и филтрирањето. Предностите на мешаната циркулација се едноставна структура, краток процес, ниска цена и може да обезбеди иста големина на циркулација на луга во катодните и анодните комори на електролизерот; недостатокот е што од една страна, може да влијае на чистотата на водородот и кислородот, а од друга страна, може да предизвика нивото на сепараторот за водород-кислород да не биде во ред, што може да резултира со зголемен ризик од мешање на водород-кислород. Во моментов, страната на водород-кислород од циклусот на мешање на луга е најчестиот процес.
2️⃣Одделна циркулација на водород и кислород со странична луга
Оваа форма на циркулација бара две циркулациони пумпи со луга, т.е. две внатрешни циркулации. Лугата на дното од сепараторот на водород поминува низ циркулационата пумпа од страната на водородот, се лади и филтрира, а потоа влегува во катодната комора на електролизерот; лугата на дното од сепараторот на кислород поминува низ циркулационата пумпа од страната на кислородот, се лади и филтрира, а потоа влегува во анодна комора на електролизерот. Предноста на независната циркулација на луга е тоа што водородот и кислородот произведени со електролиза се со висока чистота, физички избегнувајќи го ризикот од мешање на водородот и сепараторот на кислород; недостатокот е што структурата и процесот се комплицирани и скапи, а исто така е потребно да се обезбеди конзистентност на протокот, притисокот, моќноста и другите параметри на пумпите од двете страни, што ја зголемува сложеноста на работата и го поставува барањето за контрола на стабилноста на двете страни на системот.
Три Влијание на циркулирачката брзина на проток на луга врз производството на водород со електролитичка вода и работните услови на електролизерот
1️⃣Прекумерна циркулација на луга
（1）Влијание врз чистотата на водородот и кислородот
Бидејќи водородот и кислородот имаат одредена растворливост во лугата, волуменот на циркулација е преголем, така што вкупната количина на растворен водород и кислород се зголемува и влегува во секоја комора со лугата, што предизвикува чистотата на водородот и кислородот да се намали на излезот од електролизерот; волуменот на циркулација е преголем, така што времето на задржување на сепараторот на течноста за водород и кислород е прекратко, а гасот кој не е целосно одвоен се враќа во внатрешноста на електролизерот со лугата, што влијае на ефикасноста на електрохемиската реакција на електролизерот и на чистотата на водородот и кислородот, а дополнително ќе влијае на ефикасноста на електрохемиската реакција во електролизерот и на чистотата на водородот и кислородот, а дополнително ќе влијае на способноста на опремата за прочистување на водородот и кислородот да дехидрогенира и деоксигенира, што резултира со слаб ефект на прочистување на водородот и кислородот и влијае на квалитетот на производите.
(2) Влијание врз температурата на резервоарот
Под услов излезната температура на ладилникот со луга да остане непроменета, премногу проток на луга ќе одземе повеќе топлина од електролизерот, предизвикувајќи пад на температурата на резервоарот и зголемување на моќноста.
（3）Влијание врз струјата и напонот
Прекумерната циркулација на луга ќе влијае на стабилноста на струјата и напонот. Прекумерниот проток на течност ќе се меша во нормалното флуктуирање на струјата и напонот, предизвикувајќи струјата и напонот да не се стабилизираат лесно, предизвикувајќи флуктуации во работната состојба на исправувачкиот кабинет и трансформаторот, а со тоа влијае на производството и квалитетот на водородот.
（4）Зголемена потрошувачка на енергија
Прекумерната циркулација на луга може да доведе до зголемена потрошувачка на енергија, зголемени оперативни трошоци и намалена енергетска ефикасност на системот. Главно со зголемување на помошната внатрешна циркулација на водата за ладење во системот и надворешната циркулација, прскањето и вентилаторот, оптоварувањето со ладна вода итн., така што потрошувачката на енергија се зголемува, се зголемува и вкупната потрошувачка на енергија.
（5）Предизвика дефект на опремата
Прекумерната циркулација на луга го зголемува оптоварувањето на пумпата за циркулација на луга, што одговара на зголемен проток, флуктуации на притисокот и температурата во електролизерот, што пак влијае на електродите, дијафрагмите и дихтунзите во електролизерот, што може да доведе до дефекти или оштетувања на опремата, како и зголемување на обемот на работа за одржување и поправка.
2️⃣Циркулацијата на луга е премногу мала
（1）Влијание врз температурата на резервоарот
Кога циркулирачкиот волумен на луга е недоволен, топлината во електролизерот не може да се отстрани со текот на времето, што резултира со зголемување на температурата. Високата температура на околината предизвикува зголемување на притисокот на заситената пареа на водата во гасна фаза и зголемување на содржината на вода. Ако водата не може да се кондензира доволно, тоа ќе го зголеми оптоварувањето на системот за прочистување и ќе влијае на ефектот на прочистување, а исто така ќе влијае и на ефектот и животниот век на катализаторот и адсорбентот.
（2）Влијание врз животниот век на дијафрагмата
Континуираната висока температура ќе го забрза стареењето на дијафрагмата, ќе ги намали нејзините перформанси или дури ќе ја скрши, лесно може да предизвика меѓусебна пропустливост на водородот и кислородот од двете страни на дијафрагмата, што влијае на чистотата на водородот и кислородот. Кога меѓусебната инфилтрација е блиску до долната граница на експлозија, веројатноста за опасност од електролизерот значително се зголемува. Во исто време, континуираната висока температура ќе предизвика и оштетување од протекување на заптивната заптивка, скратувајќи го нејзиниот век на траење.
（3）Влијание врз електродите
Ако циркулирачката количина на луга е премала, произведениот гас не може брзо да го напушти активниот центар на електродата, а ефикасноста на електролизата е засегната; ако електродата не може целосно да дојде во контакт со лугата за да ја изврши електрохемиската реакција, ќе се појави абнормалност на делумно празнење и суво согорување, што го забрзува расејувањето на катализаторот на електродата.
(4) Влијание врз напонот на ќелијата
Количината на луга што циркулира е премала, бидејќи меурчињата од водород и кислород што се генерираат во активниот центар на електродата не можат да се отстранат со текот на времето, а количината на растворени гасови во електролитот се зголемува, предизвикувајќи зголемување на напонот на малата комора и зголемување на потрошувачката на енергија.
Четири методи за одредување на оптималната брзина на циркулација на луга
За решавање на горенаведените проблеми, потребно е да се преземат соодветни мерки, како што се редовна проверка на системот за циркулација на луга за да се обезбеди негово нормално функционирање; одржување добри услови за дисипација на топлина околу електролизерот; и прилагодување на работните параметри на електролизерот, доколку е потребно, со цел да се избегне појава на преголем или премал волумен на циркулација на луга.
Оптималната брзина на циркулација на лугата треба да се одреди врз основа на специфични технички параметри на електролизерот, како што се големината на електролизерот, бројот на комори, работниот притисок, температурата на реакцијата, генерирањето топлина, концентрацијата на лугата, ладилникот на лугата, сепараторот на водород-кислород, густината на струјата, чистотата на гасот и други барања, издржливоста на опремата и цевките и други фактори.
Технички параметри Димензии:
големини 4800x2240x2281мм
вкупна тежина 40700 кг
Ефективна големина на комората 1830, број на комори 238
Густина на струја на електролизерот 5000A/m²
работен притисок 1,6 Mpa
температура на реакција 90℃±5℃
Еден сет на електролизерски производ со волумен на водород 1300 Nm³/h
Кислород на производот 650 Nm³/h
еднонасочна струја n13100A, еднонасочен напон 480V
Ладилник со луга Φ700x4244 мм
површина за размена на топлина 88,2 м²
Сепаратор за водород и кислород Φ1300x3916mm
сепаратор на кислород Φ1300x3916mm
Концентрација на раствор од калиум хидроксид 30%
Вредност на отпорност на чиста вода >5MΩ·cm
Врска помеѓу растворот на калиум хидроксид и електролизерот:
Направете ја чистата вода спроводлива, извадете водород и кислород и одземете ја топлината. Протокот на вода за ладење се користи за контрола на температурата на лугата, така што температурата на реакцијата на електролизерот е релативно стабилна, а генерирањето топлина од електролизерот и протокот на вода за ладење се користат за да се усогласи топлинската рамнотежа на системот за да се постигнат најдобри работни услови и најштедливи работни параметри.
Врз основа на реални операции:
Контрола на волуменот на циркулација на луга на 60m³/h,
Протокот на вода за ладење се отвора на околу 95%,
Температурата на реакција на електролизерот се контролира на 90°C при полн товар,
Потрошувачката на еднонасочна струја на електролизерот во оптимални услови е 4,56 kWh/Nm³H₂.
Петсумирам
Накратко, волуменот на циркулација на луга е важен параметар во процесот на производство на водород со електролиза на вода, што е поврзано со чистотата на гасот, напонот на комората, температурата на електролизерот и други параметри. Соодветно е да се контролира волуменот на циркулација со брзина од 2~4 пати/час/мин на замена на луга во резервоарот. Со ефикасно контролирање на волуменот на циркулација на луга, се обезбедува стабилно и безбедно работење на опремата за производство на водород со електролиза на вода за подолг временски период.
Во процесот на производство на водород со електролиза на вода во алкален електролизер, оптимизацијата на параметрите за работни услови и дизајнот на роторот на електролизерот, во комбинација со материјалот на електродата и изборот на материјал на дијафрагмата, се клучни за зголемување на струјата, намалување на напонот на резервоарот и заштеда на потрошувачката на енергија.
——Контактирајте не——
Тел: +86 028 6259 0080
Факс: +86 028 6259 0100
E-mail: tech@allygas.com
Време на објавување: 09 јануари 2025 година
