क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस पानी प्रणालीको विस्तृत व्याख्या

इलेक्ट्रोलाइटिकहाइड्रोजनउत्पादन एकाइमा पानीको इलेक्ट्रोलिसिसको पूर्ण सेट समावेश छ।हाइड्रोजनउत्पादन उपकरण, मुख्य उपकरणहरू सहित:

१. इलेक्ट्रोलाइटिक कोष

२. ग्यास तरल पदार्थ छुट्याउने उपकरण

३. सुकाउने र शुद्धीकरण प्रणाली

४. विद्युतीय भागमा समावेश छन्: ट्रान्सफर्मर, रेक्टिफायर क्याबिनेट, PLC नियन्त्रण क्याबिनेट, उपकरण क्याबिनेट, वितरण क्याबिनेट, माथिल्लो कम्प्युटर, आदि।

५. सहायक प्रणालीमा मुख्यतया समावेश छन्: क्षार घोल ट्याङ्की, कच्चा पदार्थको पानी ट्याङ्की, मेक-अप पानी पम्प, नाइट्रोजन सिलिन्डर/बसबार, आदि/ ६. उपकरणको समग्र सहायक प्रणालीमा समावेश छन्: शुद्ध पानी मेसिन, चिलर टावर, चिलर, एयर कम्प्रेसर, आदि।

हाइड्रोजन र अक्सिजन कूलरहरू, र पानीलाई नियन्त्रण प्रणालीको नियन्त्रणमा बाहिर पठाउनु अघि ड्रिप ट्र्यापद्वारा सङ्कलन गरिन्छ; इलेक्ट्रोलाइट मार्फत जान्छहाइड्रोजनर अक्सिजन अल्काली फिल्टरहरू, हाइड्रोजन र अक्सिजन अल्काली कूलरहरू क्रमशः परिसंचरण पम्पको कार्य अन्तर्गत, र त्यसपछि थप इलेक्ट्रोलिसिसको लागि इलेक्ट्रोलाइटिक सेलमा फर्किन्छन्।

प्रणालीको दबाबलाई दबाब नियन्त्रण प्रणाली र भिन्न दबाब नियन्त्रण प्रणालीद्वारा डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाहरू र भण्डारणको आवश्यकताहरू पूरा गर्न नियमन गरिन्छ।

पानीको इलेक्ट्रोलिसिसबाट उत्पादित हाइड्रोजनमा उच्च शुद्धता र कम अशुद्धताका फाइदाहरू छन्। सामान्यतया, पानीको इलेक्ट्रोलिसिसबाट उत्पादित हाइड्रोजन ग्यासमा अशुद्धताहरू केवल अक्सिजन र पानी हुन्छन्, अन्य कुनै घटकहरू हुँदैनन् (जसले निश्चित उत्प्रेरकहरूको विषाक्तताबाट बच्न सक्छ)। यसले उच्च-शुद्धता हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्न सुविधा प्रदान गर्दछ, र शुद्ध ग्यासले इलेक्ट्रोनिक ग्रेड औद्योगिक ग्यासहरूको मापदण्डहरू पूरा गर्न सक्छ।

हाइड्रोजन उत्पादन इकाईद्वारा उत्पादित हाइड्रोजन प्रणालीको काम गर्ने चापलाई स्थिर बनाउन र हाइड्रोजनबाट मुक्त पानी हटाउन बफर ट्याङ्कीबाट जान्छ।

हाइड्रोजन शुद्धीकरण उपकरणमा प्रवेश गरेपछि, पानीको इलेक्ट्रोलिसिसद्वारा उत्पादित हाइड्रोजनलाई थप शुद्ध गरिन्छ, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया र आणविक चलनी सोखनको सिद्धान्तहरू प्रयोग गरेर हाइड्रोजनबाट अक्सिजन, पानी र अन्य अशुद्धताहरू हटाइन्छ।

उपकरणले वास्तविक अवस्था अनुसार स्वचालित हाइड्रोजन उत्पादन समायोजन प्रणाली सेट अप गर्न सक्छ। ग्यास लोडमा परिवर्तनले हाइड्रोजन भण्डारण ट्याङ्कीको दबाबमा उतारचढाव ल्याउनेछ। भण्डारण ट्याङ्कीमा जडान गरिएको प्रेसर ट्रान्समिटरले मूल सेट मानसँग तुलना गर्न PLC मा ४-२०mA सिग्नल आउटपुट गर्नेछ, र उल्टो रूपान्तरण र PID गणना पछि, इलेक्ट्रोलिसिस करेन्टको आकार समायोजन गर्न रेक्टिफायर क्याबिनेटमा २०-४mA सिग्नल आउटपुट गर्नेछ, जसले गर्दा हाइड्रोजन लोडमा परिवर्तन अनुसार हाइड्रोजन उत्पादनको स्वचालित समायोजनको उद्देश्य प्राप्त हुनेछ।

पानी इलेक्ट्रोलिसिसद्वारा हाइड्रोजन उत्पादनको प्रक्रियामा एक मात्र प्रतिक्रिया पानी (H2O) हो, जसलाई पानी पुनःपूर्ति पम्प मार्फत निरन्तर कच्चा पानी आपूर्ति गर्न आवश्यक छ। पुनःपूर्ति स्थिति हाइड्रोजन वा अक्सिजन विभाजकमा अवस्थित छ। थप रूपमा, प्रणालीबाट बाहिर निस्कँदा हाइड्रोजन र अक्सिजनले थोरै मात्रामा पानी लिन आवश्यक छ। कम पानी खपत भएका उपकरणहरूले 1L/Nm ³ H2 खपत गर्न सक्छन्, जबकि ठूला उपकरणहरूले यसलाई 0.9L/Nm ³ H2 मा घटाउन सक्छन्। प्रणालीले निरन्तर कच्चा पानी पुनःपूर्ति गर्दछ, जसले क्षारीय तरल स्तर र सांद्रताको स्थिरता कायम राख्न सक्छ। यसले क्षारीय घोलको सांद्रता कायम राख्न प्रतिक्रिया गरिएको पानीलाई समयमै पुनःपूर्ति गर्न पनि सक्छ।

1. ट्रान्सफर्मर रेक्टिफायर प्रणाली

यस प्रणालीमा मुख्यतया दुई उपकरणहरू हुन्छन्, एउटा ट्रान्सफर्मर र एउटा रेक्टिफायर क्याबिनेट। यसको मुख्य कार्य भनेको फ्रन्ट-एन्ड मालिकले प्रदान गरेको १०/३५ केभी एसी पावरलाई इलेक्ट्रोलाइटिक सेललाई आवश्यक पर्ने डीसी पावरमा रूपान्तरण गर्नु र इलेक्ट्रोलाइटिक सेललाई डीसी पावर आपूर्ति गर्नु हो। आपूर्ति गरिएको पावरको एक भाग पानीका अणुहरूलाई सिधै हाइड्रोजन र अक्सिजनमा विघटन गर्न प्रयोग गरिन्छ, र अर्को भागले ताप उत्पन्न गर्छ, जुन क्षारीय कूलरले चिसो पानी मार्फत बाहिर निकाल्छ।

धेरैजसो ट्रान्सफर्मरहरू तेल प्रकारका हुन्छन्। यदि घर भित्र वा कन्टेनर भित्र राखियो भने, ड्राई-टाइप ट्रान्सफर्मरहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। इलेक्ट्रोलाइटिक पानी हाइड्रोजन उत्पादन उपकरणहरूको लागि प्रयोग हुने ट्रान्सफर्मरहरू विशेष ट्रान्सफर्मरहरू हुन् जुन प्रत्येक इलेक्ट्रोलाइटिक सेलको डेटा अनुसार मिलाउन आवश्यक छ, त्यसैले तिनीहरू अनुकूलित उपकरणहरू हुन्।

हाल, सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने रेक्टिफायर क्याबिनेट थायरिस्टर प्रकार हो, जुन यसको लामो प्रयोग समय, उच्च स्थिरता र कम मूल्यको कारण उपकरण निर्माताहरू द्वारा समर्थित छ। यद्यपि, ठूला-स्तरीय उपकरणहरूलाई फ्रन्ट-एन्ड नवीकरणीय ऊर्जामा अनुकूलन गर्ने आवश्यकताको कारण, थायरिस्टर रेक्टिफायर क्याबिनेटहरूको रूपान्तरण दक्षता अपेक्षाकृत कम छ। हाल, विभिन्न रेक्टिफायर क्याबिनेट निर्माताहरूले नयाँ IGBT रेक्टिफायर क्याबिनेटहरू अपनाउन प्रयासरत छन्। IGBT पहिले नै वायु ऊर्जा जस्ता अन्य उद्योगहरूमा धेरै सामान्य छ, र यो विश्वास गरिन्छ कि भविष्यमा IGBT रेक्टिफायर क्याबिनेटहरूको उल्लेखनीय विकास हुनेछ।

1. वितरण क्याबिनेट प्रणाली

वितरण क्याबिनेट मुख्यतया इलेक्ट्रोलाइटिक पानी हाइड्रोजन उत्पादन उपकरण पछाडिको हाइड्रोजन अक्सिजन विभाजन र शुद्धिकरण प्रणालीमा मोटरहरू सहित विभिन्न घटकहरूलाई बिजुली आपूर्ति गर्न प्रयोग गरिन्छ, जसमा ४००V वा सामान्यतया ३८०V उपकरण भनिन्छ। उपकरणमा हाइड्रोजन अक्सिजन विभाजन ढाँचामा क्षारीय परिसंचरण पम्प र सहायक प्रणालीमा मेक-अप पानी पम्प समावेश छ; सुख्खा र शुद्धिकरण प्रणालीमा तताउने तारहरूको लागि बिजुली आपूर्ति, साथै शुद्ध पानी मेसिनहरू, चिलरहरू, एयर कम्प्रेसरहरू, कुलिङ टावरहरू, र ब्याक-एन्ड हाइड्रोजन कम्प्रेसरहरू, हाइड्रोजनेशन मेसिनहरू, आदि जस्ता सम्पूर्ण प्रणालीको लागि आवश्यक सहायक प्रणालीहरू, प्रकाश, अनुगमन, र सम्पूर्ण स्टेशनको अन्य प्रणालीहरूको लागि बिजुली आपूर्ति पनि समावेश छ।

1. Cपरिचयl प्रणाली

नियन्त्रण प्रणालीले PLC स्वचालित नियन्त्रण लागू गर्दछ। PLC ले सामान्यतया Siemens 1200 वा 1500 अपनाउँछ, र मानव-मेसिन अन्तरक्रिया इन्टरफेस टच स्क्रिनले सुसज्जित छ। उपकरणको प्रत्येक प्रणालीको सञ्चालन र प्यारामिटर प्रदर्शन साथै नियन्त्रण तर्कको प्रदर्शन टच स्क्रिनमा महसुस गरिन्छ।

५. क्षार घोल परिसंचरण प्रणाली

यस प्रणालीमा मुख्यतया निम्न मुख्य उपकरणहरू समावेश छन्:

हाइड्रोजन अक्सिजन विभाजक - क्षार घोल परिसंचरण पम्प - भल्भ - क्षार घोल फिल्टर - इलेक्ट्रोलाइटिक सेल

मुख्य प्रक्रिया यस प्रकार छ: हाइड्रोजन अक्सिजन विभाजकमा हाइड्रोजन र अक्सिजनसँग मिसाइएको क्षारीय घोललाई ग्यास-तरल विभाजकद्वारा छुट्याइन्छ र क्षारीय घोल परिसंचरण पम्पमा रिफ्लक्स गरिन्छ। हाइड्रोजन विभाजक र अक्सिजन विभाजक यहाँ जोडिएका छन्, र क्षारीय घोल परिसंचरण पम्पले रिफ्लक्स गरिएको क्षारीय घोललाई भल्भमा र क्षारीय घोल फिल्टरलाई पछाडिको छेउमा परिसंचरण गर्दछ। फिल्टरले ठूला अशुद्धताहरू फिल्टर गरेपछि, क्षारीय घोल इलेक्ट्रोलाइटिक सेलको भित्री भागमा परिसंचरण गरिन्छ।

६.हाइड्रोजन प्रणाली

हाइड्रोजन ग्यास क्याथोड इलेक्ट्रोड साइडबाट उत्पन्न हुन्छ र क्षारीय घोल परिसंचरण प्रणालीसँगै विभाजकमा पुग्छ। विभाजक भित्र, हाइड्रोजन ग्यास अपेक्षाकृत हल्का हुन्छ र प्राकृतिक रूपमा क्षारीय घोलबाट अलग हुन्छ, विभाजकको माथिल्लो भागमा पुग्छ। त्यसपछि, यो थप छुट्याउनको लागि पाइपलाइनहरू मार्फत जान्छ, चिसो पानीद्वारा चिसो पारिन्छ, र ब्याक-एन्ड सुकाउने र शुद्धिकरण प्रणालीमा पुग्नु अघि लगभग ९९% शुद्धता प्राप्त गर्न ड्रिप क्याचरद्वारा सङ्कलन गरिन्छ।

निकासी: हाइड्रोजन ग्यासको निकासी मुख्यतया स्टार्ट-अप र बन्द अवधि, असामान्य सञ्चालन, वा शुद्धताले मापदण्डहरू पूरा नगर्दा, साथै समस्या निवारणको लागि प्रयोग गरिन्छ।

७. अक्सिजन प्रणाली

अक्सिजनको मार्ग हाइड्रोजनको जस्तै छ, तर यो फरक-फरक विभाजकहरूमा गरिन्छ।

खाली गर्ने: हाल, धेरैजसो परियोजनाहरूले अक्सिजन खाली गर्ने विधि प्रयोग गर्छन्।

उपयोगिता: अक्सिजनको उपयोगिता मूल्य विशेष परियोजनाहरूमा मात्र अर्थपूर्ण हुन्छ, जस्तै हाइड्रोजन र उच्च-शुद्धता अक्सिजन दुवै प्रयोग गर्न सक्ने अनुप्रयोगहरू, जस्तै फाइबर अप्टिक निर्माताहरू। त्यहाँ केही ठूला परियोजनाहरू पनि छन् जसले अक्सिजनको उपयोगको लागि ठाउँ आरक्षित गरेका छन्। ब्याकएन्ड अनुप्रयोग परिदृश्यहरू सुकाउने र शुद्धीकरण पछि तरल अक्सिजनको उत्पादनको लागि, वा फैलावट प्रणालीहरू मार्फत चिकित्सा अक्सिजनको लागि हुन्। यद्यपि, यी उपयोग परिदृश्यहरूको शुद्धतालाई अझै थप पुष्टिकरण आवश्यक छ।

८. चिसो पानी प्रणाली

पानीको इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया एक एन्डोथर्मिक प्रतिक्रिया हो, र हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रियालाई विद्युतीय ऊर्जा प्रदान गर्नुपर्छ। यद्यपि, पानीको इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियामा खपत हुने विद्युतीय ऊर्जा पानीको इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रियाको सैद्धान्तिक ताप अवशोषणभन्दा बढी हुन्छ। अर्को शब्दमा, इलेक्ट्रोलिसिस सेलमा प्रयोग हुने बिजुलीको एक भाग तापमा परिणत हुन्छ, जुन मुख्यतया सुरुमा क्षारीय घोल परिसंचरण प्रणालीलाई तताउन प्रयोग गरिन्छ, जसले गर्दा क्षारीय घोलको तापक्रम उपकरणको लागि आवश्यक ९० ± ५ ℃ को तापमान दायरामा बढ्छ। यदि इलेक्ट्रोलिसिस सेलले मूल्याङ्कन गरिएको तापक्रममा पुगेपछि पनि सञ्चालन जारी राख्यो भने, इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया क्षेत्रको सामान्य तापक्रम कायम राख्न पानीलाई चिसो पारेर उत्पन्न ताप निकाल्नु आवश्यक छ। इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया क्षेत्रमा उच्च तापक्रमले ऊर्जा खपत घटाउन सक्छ, तर यदि तापक्रम धेरै उच्च छ भने, इलेक्ट्रोलिसिस चेम्बरको डायाफ्राम क्षतिग्रस्त हुनेछ, जुन उपकरणको दीर्घकालीन सञ्चालनको लागि पनि हानिकारक हुनेछ।

यस उपकरणको लागि इष्टतम सञ्चालन तापक्रम ९५ डिग्री सेल्सियस भन्दा बढीमा कायम राख्नु आवश्यक छ। यसको अतिरिक्त, उत्पन्न हाइड्रोजन र अक्सिजनलाई पनि चिसो र आर्द्रतामुक्त गर्न आवश्यक छ, र पानी-चिसो थायरिस्टर रेक्टिफायर उपकरण पनि आवश्यक शीतलन पाइपलाइनहरूले सुसज्जित छ।

ठूला उपकरणहरूको पम्प बडीलाई पनि चिसो पानीको सहभागिता आवश्यक पर्दछ।

1. नाइट्रोजन भर्ने र नाइट्रोजन शुद्धीकरण प्रणाली

उपकरण डिबगिङ र सञ्चालन गर्नु अघि, प्रणालीमा नाइट्रोजन टाइटनेस परीक्षण गरिनुपर्छ। सामान्य सुरुवात अघि, हाइड्रोजन र अक्सिजनको दुबै छेउमा रहेको ग्यास चरण स्थानमा रहेको ग्यास ज्वलनशील र विस्फोटक दायराबाट टाढा छ भनी सुनिश्चित गर्न प्रणालीको ग्यास चरणलाई नाइट्रोजनले शुद्ध पार्नु पनि आवश्यक छ।

उपकरण बन्द भएपछि, नियन्त्रण प्रणालीले स्वचालित रूपमा दबाब कायम राख्नेछ र प्रणाली भित्र निश्चित मात्रामा हाइड्रोजन र अक्सिजन कायम राख्नेछ। यदि स्टार्टअपको समयमा पनि दबाब रह्यो भने, शुद्धीकरण कार्य गर्नु आवश्यक पर्दैन। यद्यपि, यदि दबाब पूर्ण रूपमा कम भयो भने, नाइट्रोजन शुद्धीकरण कार्य फेरि गर्नु आवश्यक छ।

1. हाइड्रोजन सुकाउने (शुद्धीकरण) प्रणाली (वैकल्पिक)

पानीको इलेक्ट्रोलिसिसबाट तयार पारिएको हाइड्रोजन ग्यासलाई समानान्तर ड्रायरद्वारा डिह्युमिडिफाइ गरिन्छ, र अन्तमा सुख्खा हाइड्रोजन ग्यास प्राप्त गर्न सिन्टर्ड निकल ट्यूब फिल्टरद्वारा शुद्ध गरिन्छ। उत्पादन हाइड्रोजनको लागि प्रयोगकर्ताको आवश्यकता अनुसार, प्रणालीले शुद्धीकरण उपकरण थप्न सक्छ, जसले शुद्धीकरणको लागि प्यालेडियम प्लेटिनम बाइमेटलिक उत्प्रेरक डिअक्सिजनेशन प्रयोग गर्दछ।

पानी इलेक्ट्रोलाइसिस हाइड्रोजन उत्पादन इकाईद्वारा उत्पादित हाइड्रोजनलाई बफर ट्याङ्की मार्फत हाइड्रोजन शुद्धीकरण इकाईमा पठाइन्छ।

हाइड्रोजन ग्यास पहिले डिअक्सिजनेशन टावरबाट जान्छ, र उत्प्रेरकको कार्य अन्तर्गत, हाइड्रोजन ग्यासमा रहेको अक्सिजनले हाइड्रोजन ग्याससँग प्रतिक्रिया गरेर पानी उत्पादन गर्छ।

प्रतिक्रिया सूत्र: 2H2+O2 2H2O।

त्यसपछि, हाइड्रोजन ग्यास हाइड्रोजन कन्डेन्सरबाट जान्छ (जसले ग्यासलाई चिसो पारेर पानीको बाष्पलाई पानीमा परिणत गर्छ, जुन स्वचालित रूपमा सङ्कलक मार्फत प्रणाली बाहिर निस्कन्छ) र सोखना टावरमा प्रवेश गर्छ।