In die alkaliese elektroliseerder se waterstofproduksieproses, hoe om die toestel stabiel te laat werk, benewens die kwaliteit van die elektroliseerder self, waarin die loogsirkulasiehoeveelheid van die omgewing ook 'n belangrike invloedsfaktor is.
Onlangs, by die China Industrial Gases Association Waterstof Professionele Komitee se Veiligheidsproduksie Tegnologie Uitruilvergadering, het Huang Li, die hoof van die Waterstof Water Elektrolise Waterstof Bedryf en Onderhoudsprogram, ons ervaring gedeel oor die instelling van waterstof en loog sirkulasie volume in die werklike toets- en bedryfs- en onderhoudsproses.
Die volgende is die oorspronklike dokument.
———————
Teen die agtergrond van die nasionale dubbelkoolstofstrategie het Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, wat al 25 jaar lank in waterstofproduksie spesialiseer en die eerste was om betrokke te raak by die veld van waterstofenergie, begin om die ontwikkeling van groen waterstoftegnologie en -toerusting uit te brei, insluitend die ontwerp van elektrolise-tenk-lopers, toerustingvervaardiging, elektrodeplatering, sowel as elektrolise-tenk-toetsing en -bedryf en -instandhouding.
EenWerkbeginsel van die alkaliese elektroliseerder
Deur 'n gelykstroom deur 'n elektroliseerder gevul met elektroliet te laat gaan, word watermolekules elektrochemies op die elektrodes gereageer en in waterstof en suurstof ontbind. Om die geleidingsvermoë van die elektroliet te verbeter, is die algemene elektroliet 'n waterige oplossing met 'n konsentrasie van 30% kaliumhidroksied of 25% natriumhidroksied.
Die elektroliseerder bestaan uit verskeie elektrolitiese selle. Elke elektrolisekamer bestaan uit 'n katode, anode, diafragma en elektroliet. Die hooffunksie van die diafragma is om gasdeurlaat te voorkom. In die onderste deel van die elektroliseerder is daar 'n gemeenskaplike inlaat en uitlaat, en die boonste deel van die gas-vloeistofmengsel van alkali en oksi-alkali vloeikanaal. Wanneer dit in 'n sekere gelykstroomspanning deurgegee word, wanneer die spanning die teoretiese ontbindingspanning van water van 1.23V en die termiese neutrale spanning van 1.48V bo 'n sekere waarde oorskry, vind die redoksreaksie tussen die elektrode en die vloeistof plaas, waar water in waterstof en suurstof ontbind word.
Twee Hoe die loog versprei word
1️⃣Waterstof, Suurstofkant-loog Gemengde Siklus
In hierdie vorm van sirkulasie gaan die loog die loogsirkulasiepomp binne deur die verbindingspyp aan die onderkant van die waterstofskeier en suurstofskeier, en gaan dan die katode- en anodekamers van die elektroliseerder binne na afkoeling en filtrering. Die voordele van gemengde sirkulasie is eenvoudige struktuur, kort proses, lae koste, en kan dieselfde grootte loogsirkulasie in die katode- en anodekamers van die elektroliseerder verseker; die nadeel is dat dit enersyds die suiwerheid van waterstof en suurstof kan beïnvloed, en andersyds kan dit veroorsaak dat die vlak van die waterstof-suurstofskeier buite werking is, wat kan lei tot die verhoogde risiko van waterstof-suurstofvermenging. Tans is die waterstof-suurstofkant van die loogmengsiklus die mees algemene proses.
2️⃣Afsonderlike sirkulasie van waterstof- en suurstofsyloog
Hierdie vorm van sirkulasie vereis twee loogsirkulasiepompe, d.w.s. twee interne sirkulasies. Die loog aan die onderkant van die waterstofskeier gaan deur die waterstofkant-sirkulasiepomp, word afgekoel en gefiltreer, en gaan dan die katodekamer van die elektroliseerder binne; die loog aan die onderkant van die suurstofskeier gaan deur die suurstofkant-sirkulasiepomp, word afgekoel en gefiltreer, en gaan dan die anodekamer van die elektroliseerder binne. Die voordeel van onafhanklike sirkulasie van loog is dat die waterstof en suurstof wat deur elektrolise geproduseer word, van hoë suiwerheid is, wat die risiko van vermenging van waterstof en suurstofskeier fisies vermy; die nadeel is dat die struktuur en proses ingewikkeld en duur is, en dit is ook nodig om die konsekwentheid van die vloeitempo, druk, krag en ander parameters van die pompe aan beide kante te verseker, wat die kompleksiteit van die werking verhoog, en die vereiste stel om die stabiliteit van beide kante van die stelsel te beheer.
Drie Invloed van sirkulerende vloeitempo van loog op waterstofproduksie deur elektrolitiese water en werkstoestand van elektroliseerder
1️⃣Oormatige sirkulasie van loog
(1) Effek op waterstof- en suiwerheidsinhoud
Omdat waterstof en suurstof 'n sekere oplosbaarheid in die loog het, is die sirkulasievolume te groot sodat die totale hoeveelheid opgeloste waterstof en suurstof toeneem en saam met die loog in elke kamer ingaan, wat veroorsaak dat die suiwerheid van waterstof en suurstof in die uitlaat van die elektroliseerder verminder word; die sirkulasievolume is te groot sodat die retensietyd van die waterstof- en suurstofvloeistofskeier te kort is, en die gas wat nie volledig geskei is nie, word saam met die loog teruggebring na die binnekant van die elektroliseerder, wat die doeltreffendheid van die elektrochemiese reaksie van die elektroliseerder en die suiwerheid van waterstof en suurstof beïnvloed, en verder sal dit die doeltreffendheid van die elektrochemiese reaksie in die elektroliseerder en die suiwerheid van waterstof en suurstof beïnvloed, en verder die vermoë van waterstof- en suurstofsuiweringstoerusting om te dehidrogeneer en te deoksigeneer, beïnvloed, wat lei tot 'n swak effek van waterstof- en suurstofsuiwering en die kwaliteit van produkte beïnvloed.
(2) Effek op tenktemperatuur
Onder die voorwaarde dat die uitlaattemperatuur van die loogkoeler onveranderd bly, sal te veel loogvloei meer hitte van die elektroliseerder wegneem, wat veroorsaak dat die tenktemperatuur daal en die krag toeneem.
(3) Effek op stroom en spanning
Oormatige sirkulasie van loog sal die stabiliteit van stroom en spanning beïnvloed. Oormatige vloeistofvloei sal die normale skommeling van die stroom en spanning belemmer, wat veroorsaak dat die stroom en spanning nie maklik gestabiliseer kan word nie, wat skommelinge in die werkstoestand van die gelykrigterkabinet en transformator veroorsaak, en sodoende die produksie en kwaliteit van waterstof beïnvloed.
(4) Verhoogde energieverbruik
Oormatige loogsirkulasie kan ook lei tot verhoogde energieverbruik, verhoogde bedryfskoste en verminderde energie-doeltreffendheid van die stelsel. Hoofsaaklik in die verhoging van die interne sirkulasie van die hulpverkoelingswaterstelsel en eksterne sirkulasiespuit en -waaier, verkoelde waterlading, ens., sodat die kragverbruik toeneem, die totale energieverbruik toeneem.
(5) Veroorsaak toerustingversaking
Oormatige loogsirkulasie verhoog die las op die loogsirkulasiepomp, wat ooreenstem met verhoogde vloeitempo, druk- en temperatuurskommelings in die elektroliseerder, wat weer die elektrodes, diafragma's en pakkings binne die elektroliseerder beïnvloed, wat kan lei tot toerustingwanfunksies of skade, en 'n toename in die werklas vir onderhoud en herstel.
2️⃣Loogsirkulasie te klein
(1) Effek op tenktemperatuur
Wanneer die sirkulerende volume loog onvoldoende is, kan die hitte in die elektroliseerder nie betyds weggevoer word nie, wat lei tot 'n toename in temperatuur. Die hoë temperatuuromgewing veroorsaak dat die versadigde dampdruk van water in die gasfase styg en die waterinhoud toeneem. As die water nie voldoende kondenseer kan word nie, sal dit die las van die suiweringstelsel verhoog en die suiweringseffek beïnvloed, en dit sal ook die effek en lewensduur van die katalisator en adsorbent beïnvloed.
(2) Impak op diafragma-lewe
'n Aanhoudende hoë temperatuur omgewing sal die veroudering van die diafragma versnel, die werkverrigting daarvan laat afneem of selfs skeur, wat maklik veroorsaak dat die diafragma aan beide kante van waterstof en suurstof wedersydse deurlaatbaarheid het, wat die suiwerheid van waterstof en suurstof beïnvloed. Wanneer wedersydse infiltrasie naby die onderste grens van die ontploffing kom, neem die waarskynlikheid van elektroliseerdergevaar aansienlik toe. Terselfdertyd sal die aanhoudende hoë temperatuur ook lekkasieskade aan die seëlpakking veroorsaak, wat die lewensduur daarvan verkort.
(3) Effek op elektrodes
As die sirkulerende hoeveelheid loog te klein is, kan die geproduseerde gas nie die aktiewe middelpunt van die elektrode vinnig verlaat nie, en die elektrolise-doeltreffendheid word beïnvloed; as die elektrode nie ten volle met die loog in kontak kan kom om die elektrochemiese reaksie uit te voer nie, sal gedeeltelike ontladingsafwyking en droë verbranding voorkom, wat die afskeiding van die katalisator op die elektrode versnel.
(4) Effek op selspanning
Die hoeveelheid loog wat sirkuleer, is te klein, want die waterstof- en suurstofborbels wat in die aktiewe middelpunt van die elektrode gegenereer word, kan nie betyds weggeneem word nie, en die hoeveelheid opgeloste gasse in die elektroliet neem toe, wat 'n toename in die spanning van die klein kamer en 'n styging in kragverbruik veroorsaak.
Vier metodes vir die bepaling van optimale loogsirkulasievloeitempo
Om bogenoemde probleme op te los, is dit nodig om ooreenstemmende maatreëls te tref, soos om die loogsirkulasiestelsel gereeld na te gaan om die normale werking daarvan te verseker; goeie hitte-afvoertoestande rondom die elektroliseerder te handhaaf; en die bedryfsparameters van die elektroliseerder aan te pas, indien nodig, om die voorkoms van te groot of te klein loogsirkulasievolumes te vermy.
Die optimale loogsirkulasievloeitempo moet bepaal word op grond van spesifieke elektroliseerder se tegniese parameters, soos die grootte van die elektroliseerder, aantal kamers, bedryfsdruk, reaksietemperatuur, hitteopwekking, loogkonsentrasie, loogkoeler, waterstof-suurstofskeier, stroomdigtheid, gassuiwerheid en ander vereistes, die duursaamheid van toerusting en pype en ander faktore.
Tegniese Parameters Dimensies:
groottes 4800x2240x2281mm
totale gewig 40700 kg
Effektiewe kamergrootte 1830, Aantal kamers 238
Elektroliseerderstroomdigtheid 5000A/m²
bedryfsdruk 1.6Mpa
reaksietemperatuur 90℃±5℃
Enkele stel elektroliseerderproduk waterstofvolume 1300Nm³/h
Produk Suurstof 650Nm³/h
gelykstroom n13100A, GS-spanning 480V
Loogkoeler Φ700x4244mm
hitte-uitruilarea 88.2m²
Waterstof- en suurstofskeier Φ1300x3916mm
suurstofskeier Φ1300x3916mm
Kaliumhidroksiedoplossing konsentrasie 30%
Suiwerwaterweerstandswaarde >5MΩ·cm
Verwantskap tussen kaliumhidroksiedoplossing en elektroliseerder:
Maak suiwer water geleidend, bring waterstof en suurstof uit, en verwyder hitte. Die koelwatervloei word gebruik om die loogtemperatuur te beheer sodat die temperatuur van die elektroliseerderreaksie relatief stabiel is, en die hitteopwekking van die elektroliseerder en die koelwatervloei word gebruik om die hittebalans van die stelsel te pas om die beste werkstoestand en die mees energiebesparende bedryfsparameters te bereik.
Gebaseer op werklike bedrywighede:
Loogsirkulasievolumebeheer teen 60m³/h,
Koelwatervloei open teen ongeveer 95%,
Die reaksietemperatuur van die elektroliseerder word beheer teen 90°C by volle lading,
Die optimale toestand van die elektroliseerder se GS-kragverbruik is 4.56 kWh/Nm³H₂.
Vyfopsom
Om op te som, die sirkulasievolume van loog is 'n belangrike parameter in die proses van waterstofproduksie deur waterelektrolise, wat verband hou met gassuiwerheid, kamerspanning, elektroliseerdertemperatuur en ander parameters. Dit is gepas om die sirkulasievolume te beheer teen 2~4 keer/h/min loogvervanging in die tenk. Deur die sirkulasievolume van loog effektief te beheer, verseker dit die stabiele en veilige werking van waterstofproduksietoerusting vir waterelektrolise vir 'n lang tydperk.
In die waterstofproduksieproses deur waterelektrolise in 'n alkaliese elektroliseerder, is die optimalisering van werkstoestandparameters en die ontwerp van die elektroliseerder, gekombineer met die keuse van elektrodemateriaal en diafragmamateriaal, die sleutel om die stroom te verhoog, die tenkspanning te verminder en energieverbruik te bespaar.
——Kontak Ons——
Tel: +86 028 6259 0080
Faks: +86 028 6259 0100
E-mail: tech@allygas.com
Plasingstyd: Jan-09-2025
