Sirkulasi Hidrogen lan Alkali ing Elektroliser Alkali Elektrolisis Banyu Proses Produksi Hidrogen

Ing proses produksi hidrogen elektroliser alkali, kepiye carane nggawe piranti kasebut mlaku kanthi stabil, saliyane kualitas elektroliser kasebut dhewe, ing ngendi jumlah sirkulasi alkali saka setelan uga minangka faktor pengaruh sing penting.

Bubar iki, ing Rapat Pertukaran Teknologi Produksi Keselamatan Komite Profesional Hidrogen Asosiasi Gas Industri China, Huang Li, kepala Program Operasi lan Pangopènan Hidrogen Elektrolisis Banyu Hidrogen, nuduhake pengalaman kita babagan setelan volume sirkulasi hidrogen lan alkali ing proses pengujian lan operasi lan pangopènan sing nyata.

Ing ngisor iki minangka makalah asli.

———————

Ing latar mburi strategi dual-karbon nasional, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, sing wis spesialis ing produksi hidrogen sajrone 25 taun lan dadi sing pertama melu ing bidang energi hidrogen, wis miwiti ngembangake pangembangan teknologi lan peralatan hidrogen ijo, kalebu desain pelari tangki elektrolisis, manufaktur peralatan, pelapisan elektroda, uga pengujian tangki elektrolisis lan operasi lan perawatan.

SijiPrinsip Kerja Elektroliser Alkali

Kanthi ngliwati arus searah liwat elektroliser sing diisi elektrolit, molekul banyu direaksikake sacara elektrokimia ing elektroda lan diurai dadi hidrogen lan oksigen. Kanggo nambah konduktivitas elektrolit, elektrolit umume yaiku larutan banyu kanthi konsentrasi 30% kalium hidroksida utawa 25% natrium hidroksida.

Elektroliser kasusun saka sawetara sel elektrolitik. Saben ruang elektrolisis kasusun saka katoda, anoda, diafragma, lan elektrolit. Fungsi utama diafragma yaiku kanggo nyegah permeasi gas. Ing sisih ngisor elektroliser ana saluran mlebu lan metu sing umum, sisih ndhuwur campuran gas-cair saka saluran aliran alkali lan oksi-alkali. Dilebokake menyang voltase arus searah tartamtu, nalika voltase ngluwihi voltase dekomposisi teoritis banyu 1.23v lan voltase netral termal 1.48V ing ndhuwur nilai tartamtu, reaksi redoks antarmuka elektroda lan cairan kedadeyan, banyu diurai dadi hidrogen lan oksigen.

Loro Kepiye cara distribusi alkali

1️⃣Siklus Campuran Hidrogen, Oksigen Side Lye

Ing bentuk sirkulasi iki, alkali mlebu pompa sirkulasi alkali liwat pipa penghubung ing sisih ngisor separator hidrogen lan separator oksigen, banjur mlebu ruang katoda lan anoda elektroliser sawise pendinginan lan penyaringan. Kauntungan saka sirkulasi campuran yaiku struktur sing prasaja, proses sing cendhak, biaya murah, lan bisa njamin ukuran sirkulasi alkali sing padha menyang ruang katoda lan anoda elektroliser; kerugiane yaiku ing sisih siji, bisa mengaruhi kemurnian hidrogen lan oksigen, lan ing sisih liyane, bisa nyebabake tingkat separator hidrogen-oksigen ora bisa diatur, sing bisa nyebabake risiko pencampuran hidrogen-oksigen sing tambah. Saiki, sisih hidrogen-oksigen saka siklus pencampuran alkali minangka proses sing paling umum.

2️⃣Sirkulasi kapisah saka alkali sisih hidrogen lan oksigen

Bentuk sirkulasi iki mbutuhake rong pompa sirkulasi alkali, yaiku rong sirkulasi internal. Lidah ing sisih ngisor separator hidrogen ngliwati pompa sirkulasi sisih hidrogen, didinginkan lan disaring, banjur mlebu ruang katoda elektroliser; lidah ing sisih ngisor separator oksigen ngliwati pompa sirkulasi sisih oksigen, didinginkan lan disaring, banjur mlebu ruang anoda elektroliser. Kauntungan saka sirkulasi alkali independen yaiku hidrogen lan oksigen sing diasilake dening elektrolisis duwe kemurnian dhuwur, sacara fisik ngindhari risiko nyampur separator hidrogen lan oksigen; kerugiane yaiku struktur lan proses rumit lan larang, lan uga perlu kanggo njamin konsistensi laju aliran, head, daya lan parameter liyane saka pompa ing loro-lorone, sing nambah kerumitan operasi, lan ngajokake syarat kanggo ngontrol stabilitas loro-lorone sistem.

Telung Pengaruh Laju Aliran Sirkulasi Lye marang Produksi Hidrogen dening Banyu Elektrolitik lan Kondisi Kerja Elektroliser

1️⃣Sirkulasi alkali sing berlebihan

（1）Efek marang kemurnian hidrogen lan oksigen

Amarga hidrogen lan oksigen duwe kelarutan tartamtu ing alkali, volume sirkulasi dadi gedhe banget saengga jumlah total hidrogen lan oksigen sing larut mundhak lan mlebu ing saben kamar karo alkali, sing nyebabake kemurnian hidrogen lan oksigen suda ing outlet elektroliser; volume sirkulasi dadi gedhe banget saengga wektu retensi pemisah cairan hidrogen lan oksigen cendhak banget, lan gas sing durung dipisahake kanthi lengkap digawa bali menyang njero elektroliser karo alkali, sing mengaruhi efisiensi reaksi elektrokimia elektroliser lan kemurnian hidrogen lan oksigen, lan luwih lanjut iki bakal mengaruhi efisiensi reaksi elektrokimia ing elektroliser lan kemurnian hidrogen lan oksigen, lan luwih lanjut mengaruhi kemampuan peralatan pemurnian hidrogen lan oksigen kanggo dehidrogenasi lan deoksigenasi, sing nyebabake efek pemurnian hidrogen lan oksigen sing kurang apik lan mengaruhi kualitas produk.

（2） Efek ing suhu tangki

Kanthi kondisi suhu metu saka pendingin alkali tetep ora owah, aliran alkali sing kakehan bakal ngurangi panas saka elektroliser, sing nyebabake suhu tangki mudhun lan daya mundhak.

（3）Efek marang arus lan voltase

Sirkulasi alkali sing berlebihan bakal mengaruhi stabilitas arus lan voltase. Aliran cairan sing berlebihan bakal ngganggu fluktuasi normal arus lan voltase, nyebabake arus lan voltase ora gampang distabilisasi, nyebabake fluktuasi ing kondisi kerja kabinet penyearah lan transformator, lan kanthi mangkono mengaruhi produksi lan kualitas hidrogen.

（4）Peningkatan konsumsi energi

Sirkulasi alkali sing berlebihan uga bisa nyebabake konsumsi energi sing tambah, biaya operasi sing tambah, lan efisiensi energi sistem sing mudhun. Utamane ing peningkatan sirkulasi internal banyu pendingin tambahan sistem lan sirkulasi eksternal semprotan lan kipas, beban banyu adhem, lan liya-liyane, saengga konsumsi daya mundhak, total konsumsi energi uga mundhak.

（5）Nyebabake kegagalan peralatan

Sirkulasi alkali sing berlebihan nambah beban ing pompa sirkulasi alkali, sing cocog karo tambahing laju aliran, tekanan, lan fluktuasi suhu ing elektroliser, sing banjur mengaruhi elektroda, diafragma, lan gasket ing njero elektroliser, sing bisa nyebabake kerusakan utawa kerusakan peralatan, lan tambahing beban kerja kanggo perawatan lan perbaikan.

2️⃣Sirkulasi cairan alkali kekecilen

（1）Efek ing suhu tangki

Nalika volume sirkulasi alkali ora cukup, panas ing elektroliser ora bisa dicopot kanthi cepet, sing nyebabake kenaikan suhu. Lingkungan suhu sing dhuwur ndadekake tekanan uap jenuh banyu ing fase gas mundhak lan kandungan banyu mundhak. Yen banyu ora bisa dikondensasi kanthi cukup, iki bakal nambah beban sistem pemurnian lan mengaruhi efek pemurnian, lan uga bakal mengaruhi efek lan umur katalis lan adsorben.

（2）Dampak marang umur diafragma

Lingkungan suhu dhuwur sing terus-terusan bakal nyepetake penuaan diafragma, nggawe kinerjane mudhun utawa malah pecah, gampang nyebabake permeabilitas hidrogen lan oksigen ing loro-lorone, sing mengaruhi kemurnian hidrogen lan oksigen. Nalika infiltrasi bebarengan cedhak karo wates ngisor bledosan, kemungkinan bebaya elektrolisis saya tambah. Ing wektu sing padha, suhu dhuwur sing terus-terusan uga bakal nyebabake kerusakan bocor ing gasket sealing, sing nyuda umur layanane.

（3）Efek ing elektroda

Yen jumlah alkali sing ana ing sirkulasi sithik banget, gas sing diasilake ora bisa metu saka pusat aktif elektroda kanthi cepet, lan efisiensi elektrolisis bakal kena pengaruh; yen elektroda ora bisa kontak kanthi lengkap karo alkali kanggo nindakake reaksi elektrokimia, kelainan debit parsial lan pembakaran garing bakal kedadeyan, sing nyepetake pelepasan katalis ing elektroda.

（4）Efek marang voltase sel

Jumlah alkali sing sirkulasi iku sithik banget, amarga gelembung hidrogen lan oksigen sing diasilake ing tengah aktif elektroda ora bisa dicopot kanthi cepet, lan jumlah gas sing larut ing elektrolit mundhak, nyebabake voltase ruang cilik mundhak lan konsumsi daya mundhak.

Papat Cara kanggo nemtokake laju aliran sirkulasi alkali sing optimal

Kanggo ngatasi masalah ing ndhuwur, perlu ditindakake langkah-langkah sing cocog, kayata mriksa sistem sirkulasi alkali kanthi rutin kanggo njamin operasi normal; njaga kahanan pembuangan panas sing apik ing sekitar elektroliser; lan nyetel parameter operasi elektroliser, yen perlu, supaya ora kedadeyan sirkulasi alkali sing gedhe banget utawa cilik banget.

Laju aliran sirkulasi alkali optimal kudu ditemtokake adhedhasar parameter teknis elektroliser tartamtu, kayata ukuran elektroliser, jumlah ruang, tekanan operasi, suhu reaksi, generasi panas, konsentrasi alkali, pendingin alkali, pemisah hidrogen-oksigen, kerapatan arus, kemurnian gas lan syarat liyane, peralatan lan daya tahan pipa lan faktor liyane.

Parameter Teknis Dimensi：

ukuran 4800x2240x2281mm

bobot total 40700Kg

Ukuran kamar efektif 1830, Jumlah kamar 238

Kapadhetan arus elektrolisis 5000A/m²

tekanan operasi 1.6Mpa

suhu reaksi 90℃±5℃

Set tunggal produk elektroliser volume hidrogen 1300Nm³/jam

Oksigen Produk 650Nm³/jam

arus searah n13100A, tegangan dc 480V

Pendingin Lye Φ700x4244mm

area ijol-ijolan panas 88,2m²

Pemisah hidrogen lan oksigen Φ1300x3916mm

pemisah oksigen Φ1300x3916mm

Konsentrasi larutan kalium hidroksida 30%

Nilai tahan banyu murni >5MΩ·cm

Hubungan antarane larutan kalium hidroksida lan elektroliser：

Nggawe banyu murni dadi konduktif, ngetokake hidrogen lan oksigen, lan njupuk panas. Aliran banyu pendingin digunakake kanggo ngontrol suhu alkali supaya suhu reaksi elektroliser relatif stabil, lan generasi panas elektroliser lan aliran banyu pendingin digunakake kanggo cocog karo keseimbangan panas sistem kanggo entuk kondisi kerja sing paling apik lan parameter operasi sing paling hemat energi.

Adhedhasar operasi nyata：

Kontrol volume sirkulasi Lye ing 60m³/jam,

Aliran banyu pendingin mbukak udakara 95%,

Suhu reaksi elektroliser dikontrol ing 90°C kanthi beban penuh,

Konsumsi daya DC elektroliser kondisi optimal yaiku 4,56 kWh/Nm³H₂.

Limangringkes

Ringkesane, volume sirkulasi alkali minangka parameter penting ing proses produksi hidrogen kanthi elektrolisis banyu, sing ana gandhengane karo kemurnian gas, voltase ruang, suhu elektroliser, lan parameter liyane. Iku cocog kanggo ngontrol volume sirkulasi ing 2 ~ 4 kali / jam / menit panggantos alkali ing tangki. Kanthi ngontrol volume sirkulasi alkali kanthi efektif, iki njamin operasi peralatan produksi hidrogen elektrolisis banyu sing stabil lan aman kanggo wektu sing suwe.

Ing proses produksi hidrogen kanthi elektrolisis banyu ing elektroliser alkali, optimalisasi parameter kondisi kerja lan desain runner elektroliser, digabungake karo pemilihan bahan elektroda lan bahan diafragma minangka kunci kanggo nambah arus, nyuda voltase tangki, lan ngirit konsumsi energi.

——Hubungi Kita——

Telp: +86 028 6259 0080

Faks: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com