Qələvi elektrolizatorun hidrogen istehsalı prosesində, elektrolizatorun keyfiyyətinə əlavə olaraq, cihazın sabit işləməsini necə təmin etmək olar, burada qəbulun lye dövriyyə miqdarı da mühüm təsir amilidir.
Bu yaxınlarda Çin Sənaye Qazları Assosiasiyasının Hidrogen Peşəkar Komitəsinin Təhlükəsizlik İstehsalat Texnologiyaları Mübadilə Yığıncağında Hidrogen Su Elektrolizi Hidrogen Əməliyyatı və Baxımı Proqramının rəhbəri Huang Li faktiki sınaq və istismar və texniki xidmət prosesində hidrogen və lye dövriyyəsi həcminin təyini ilə bağlı təcrübəmizi bölüşdü.
Aşağıdakı orijinal kağızdır.
——————
Milli ikili karbon strategiyası fonunda, 25 ildir hidrogen istehsalı üzrə ixtisaslaşmış və hidrogen enerjisi sahəsində ilk dəfə iştirak edən Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd elektroliz çənlərinin qaçış qurğularının dizaynı, avadanlıq istehsalı, elektrod örtükləri, həmçinin elektroliz və istismar sınaqları və texniki xidmət də daxil olmaqla yaşıl hidrogen texnologiyası və avadanlıqlarının inkişafını genişləndirməyə başlamışdır.
birQələvi elektrolizatorun iş prinsipi
Elektrolitlə doldurulmuş elektrolizatordan birbaşa cərəyan keçirərək, su molekulları elektrodlarda elektrokimyəvi reaksiya verir və hidrogen və oksigenə parçalanır. Elektrolitin keçiriciliyini artırmaq üçün ümumi elektrolit 30% kalium hidroksid və ya 25% natrium hidroksid konsentrasiyası olan sulu bir məhluldur.
Elektrolizator bir neçə elektrolitik elementdən ibarətdir. Hər bir elektroliz kamerası katod, anod, diafraqma və elektrolitdən ibarətdir. Diafraqmanın əsas funksiyası qazın keçməsinin qarşısını almaqdır. Elektrolizatorun aşağı hissəsində ümumi giriş və çıxış, qələvi və oksi-qələvi axın kanalının qaz-maye qarışığının yuxarı hissəsi var. Doğrudan cərəyanın müəyyən bir gərginliyinə keçdi, gərginlik suyun nəzəri parçalanma gərginliyini 1.23v və termal neytral gərginliyi 1.48V müəyyən bir dəyərdən çox olduqda, elektrod və maye interfeysi redoks reaksiyası baş verir, su hidrogen və oksigenə parçalanır.
İki lye necə dövr edir
1️⃣Hidrogen, Oksigen Side Lye Qarışıq Döngüsü
Sirkulyasiyanın bu formasında lye hidrogen separatorunun və oksigen separatorunun dibindəki birləşdirici boru vasitəsilə lye sirkulyasiya nasosuna daxil olur, sonra soyudulduqdan və süzüldükdən sonra elektrolizatorun katod və anod kameralarına daxil olur. Qarışıq sirkulyasiyanın üstünlükləri sadə quruluş, qısa proses, aşağı qiymətdir və elektrolizatorun katod və anod kameralarına eyni ölçüdə lye sirkulyasiyasını təmin edə bilər; dezavantajı odur ki, bir tərəfdən hidrogen və oksigenin saflığına təsir edə bilər, digər tərəfdən isə hidrogen-oksigen ayırıcısının səviyyəsinin tənzimlənməməsinə səbəb ola bilər ki, bu da hidrogen-oksigenin qarışması riskinin artması ilə nəticələnə bilər. Hazırda lye qarışdırma dövrünün hidrogen-oksigen tərəfi ən çox yayılmış prosesdir.
2️⃣Hidrogen və oksigen yan lyenin ayrı-ayrı dövriyyəsi
Bu dövriyyə forması iki lye sirkulyasiya nasosunu, yəni iki daxili dövranı tələb edir. Hidrogen separatorunun dibində olan şer, hidrogen tərəfi sirkulyasiya nasosundan keçir, soyudulur və süzülür, sonra elektrolizatorun katod kamerasına daxil olur; oksigen separatorunun dibində olan lye oksigen tərəfi sirkulyasiya nasosundan keçir, soyudulur və süzülür, sonra elektrolizatorun anod kamerasına daxil olur. Lyenin müstəqil dövriyyəsinin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, elektroliz nəticəsində əldə edilən hidrogen və oksigen yüksək təmizliyə malikdir, fiziki olaraq hidrogen və oksigen separatorunu qarışdırmaq riskindən qaçır; dezavantajı strukturun və prosesin mürəkkəb və bahalı olmasıdır, eyni zamanda hər iki tərəfdən nasosların axın sürətinin, başlığının, gücünün və digər parametrlərinin ardıcıllığını təmin etmək lazımdır ki, bu da əməliyyatın mürəkkəbliyini artırır və sistemin hər iki tərəfinin dayanıqlığına nəzarət tələbini irəli sürür.
Üç Elektrolitik su ilə hidrogen hasilatı və elektrolizatorun iş vəziyyətinə lyanın sirkulyasiya axını sürətinin təsiri
1️⃣Lyenin həddindən artıq dövranı
（1）Hidrogen və oksigen təmizliyinə təsiri
Hidrogen və oksigenin məhlulda müəyyən həll qabiliyyəti olduğu üçün sirkulyasiya həcmi çox böyükdür ki, həll olunmuş hidrogen və oksigenin ümumi miqdarı artır və lye ilə birlikdə hər bir kameraya daxil olur ki, bu da elektrolizatorun çıxışında hidrogen və oksigenin saflığının azalmasına səbəb olur; sirkulyasiyanın həcmi çox böyükdür ki, hidrogen və oksigen maye ayırıcısının saxlama müddəti çox qısadır və tam ayrılmamış qaz lye ilə elektrolizatorun içərisinə qaytarılır ki, bu da elektrolizatorun elektrokimyəvi reaksiyasının səmərəliliyinə və hidrogen və oksigenin təmizliyinə təsir göstərir və daha sonra bu, elektrokimyəvi və hidrogenin elektrokimyəvi və elektrokimyəvi reaksiyasının səmərəliliyinə təsir edəcəkdir. oksigen və daha sonra hidrogen və oksigen təmizləyici avadanlıqların dehidrogenləşdirmə və deoksigenləşdirmə qabiliyyətinə təsir göstərir, nəticədə hidrogen və oksigenin təmizlənməsinin zəif təsiri və məhsulların keyfiyyətinə təsir göstərir.
（2） Tank temperaturuna təsiri
Lie soyuducusunun çıxış temperaturunun dəyişməz qalması şərti ilə çox çox lye axını elektrolizatordan daha çox istiliyi götürəcək, bu da çənin temperaturunun düşməsinə və gücün artmasına səbəb olacaqdır.
（3）Cərəyana və gərginliyə təsir
Lyenin həddindən artıq dövranı cərəyanın və gərginliyin sabitliyinə təsir edəcəkdir. Həddindən artıq maye axını cərəyanın və gərginliyin normal dalğalanmasına mane olacaq, cərəyan və gərginliyin asanlıqla sabitləşməməsinə səbəb olacaq, düzəldici şkafın və transformatorun iş vəziyyətində dalğalanmalara səbəb olacaq və bununla da hidrogenin istehsalına və keyfiyyətinə təsir edəcəkdir.
（4）Artan enerji istehlakı
Həddindən artıq lye dövranı həmçinin enerji istehlakının artmasına, əməliyyat xərclərinin artmasına və sistemin enerji səmərəliliyinin azalmasına səbəb ola bilər. Əsasən köməkçi soyuducu suyun daxili dövriyyə sistemi və xarici dövriyyədə olan sprey və fan, soyudulmuş su yükü və s.-nin artırılmasında enerji istehlakı artır, ümumi enerji istehlakı artır.
（5） Avadanlığın nasazlığına səbəb olur
Həddindən artıq maye sirkulyasiyası lye sirkulyasiya nasosunun yükünü artırır, bu da elektrolizatorda artan axın sürətinə, təzyiqə və temperaturun dəyişməsinə uyğundur, bu da öz növbəsində elektrolizatorun daxilindəki elektrodlara, diafraqmalara və contalara təsir edir, bu da avadanlığın nasazlığına və ya zədələnməsinə, texniki xidmət və təmir üçün iş yükünün artmasına səbəb ola bilər.
2️⃣Lye dövranı çox azdır
（1）Çan temperaturuna təsiri
Lyenin dövran edən həcmi yetərli olmadıqda, elektrolizatorda istilik vaxtında götürülə bilməz, nəticədə temperatur yüksəlir. Yüksək temperatur mühiti qaz fazasında suyun doymuş buxar təzyiqini artırır və suyun tərkibini artırır. Su kifayət qədər kondensasiya edilə bilməzsə, bu, təmizləmə sisteminin yükünü artıracaq və təmizləyici təsirə təsir edəcək, həmçinin katalizator və adsorbentin təsirinə və ömrünə təsir edəcəkdir.
（2）Diafraqmanın ömrünə təsir
Davamlı yüksək temperatur mühiti diafraqmanın qocalmasını sürətləndirəcək, onun performansını aşağı salacaq və ya hətta qopacaq, hidrogen və oksigenin qarşılıqlı keçiriciliyinin hər iki tərəfində diafraqma səbəb olmaq asan, hidrogen və oksigenin təmizliyinə təsir edəcəkdir. Qarşılıqlı infiltrasiya partlayışın aşağı həddinə yaxınlaşdıqda, elektrolizator təhlükəsi ehtimalı çox artdı. Eyni zamanda, davamlı yüksək temperatur da sızdırmazlıq contasının sızmasına səbəb olacaq və xidmət müddətini qısaldır.
（3）Elektrodlara təsir
Sirkulyasiya edən lye miqdarı çox kiçik olarsa, istehsal olunan qaz elektrodun aktiv mərkəzindən tez çıxa bilməz və elektroliz səmərəliliyinə təsir göstərir; elektrokimyəvi reaksiyanı həyata keçirmək üçün elektrod lye ilə tam təmasda ola bilmədikdə, katalizatorun elektroda tökülməsini sürətləndirərək qismən boşalma anormallığı və quru yanma baş verəcəkdir.
（4）Hüceyrə gərginliyinə təsiri
Sirkulyasiya edən mayenin miqdarı çox azdır, çünki elektrodun aktiv mərkəzində yaranan hidrogen və oksigen qabarcıqları vaxtında götürülə bilmir və elektrolitdə həll olunan qazların miqdarı artaraq kiçik kameranın gərginliyinin artmasına və enerji istehlakının artmasına səbəb olur.
Optimal lye dövriyyəsi sürətini təyin etmək üçün dörd üsul
Yuxarıda göstərilən problemləri həll etmək üçün müvafiq tədbirlər görmək lazımdır, məsələn, lye dövriyyə sisteminin normal işləməsini təmin etmək üçün müntəzəm olaraq yoxlanılması; elektrolizator ətrafında yaxşı istilik yayılması şəraitinin saxlanması; və lazım olduqda çox böyük və ya çox kiçik həcmdə lye sirkulyasiyasının baş verməməsi üçün elektrolizatorun iş parametrlərinin tənzimlənməsi.
Optimal lye sirkulyasiya axınının sürəti elektrolizatorun ölçüsü, kameraların sayı, iş təzyiqi, reaksiya temperaturu, istilik əmələ gəlməsi, lye konsentrasiyası, lye soyuducu, hidrogen-oksigen ayırıcı, cərəyan sıxlığı, qazın təmizliyi və digər tələblər, avadanlıq və boru kəmərlərinin davamlılığı və digər amillər kimi xüsusi elektrolizatorun texniki parametrləri əsasında müəyyən edilməlidir.
Texniki Parametrlər Ölçülər:
ölçüləri 4800x2240x2281mm
ümumi çəkisi 40700 kq
Effektiv kamera ölçüsü 1830, Kameraların sayı 238个
Elektrolizator cərəyanının sıxlığı 5000A/m²
iş təzyiqi 1.6Mpa
reaksiya temperaturu 90 ℃ ± 5 ℃
Elektroliz məhsulunun tək dəsti hidrogen həcmi 1300Nm³/saat
Məhsul Oksigen 650Nm³/saat
birbaşa cərəyan n13100A, sabit gərginlik 480V
Lye Soyuducu Φ700x4244mm
istilik mübadiləsi sahəsi 88,2 m²
Hidrogen və oksigen ayırıcı Φ1300x3916mm
oksigen ayırıcı Φ1300x3916mm
Kalium hidroksid məhlulu konsentrasiyası 30%
Saf suya davamlılıq dəyəri >5MΩ·sm
Kalium hidroksid məhlulu ilə elektrolizator arasındakı əlaqə:
Təmiz suyu keçirici hala gətirin, hidrogen və oksigeni çıxarın və istiliyi götürün. Soyuducu suyun axını, elektrolizator reaksiyasının temperaturunun nisbətən sabit olması üçün lye temperaturunu idarə etmək üçün istifadə olunur və elektrolizatorun istilik istehsalı və soyuducu su axını sistemin istilik balansına uyğun olaraq ən yaxşı iş şəraitinə və ən çox enerji qənaət edən əməliyyat parametrlərinə nail olmaq üçün istifadə olunur.
Faktiki əməliyyatlara əsasən:
60m³/saatda lye dövriyyəsinin həcminə nəzarət,
Soyuducu su axını təxminən 95% açır，
Elektrolizatorun reaksiya temperaturu tam yükdə 90°C-də idarə olunur，
Optimal vəziyyət elektrolizator DC enerji istehlakı 4,56 kWh/Nm³H₂-dir.
Beşümumiləşdirmək
Ümumiləşdirsək, lyenin sirkulyasiya həcmi suyun elektrolizi ilə hidrogen istehsalı prosesində qazın təmizliyi, kameranın gərginliyi, elektrolizatorun temperaturu və digər parametrlərlə əlaqəli mühüm parametrdir. Tankda lye dəyişdirilməsinin dövriyyə həcminə 2~4 dəfə/saat/dəqiqədə nəzarət etmək məqsədəuyğundur. Lyenin dövriyyə həcminə effektiv nəzarət etməklə, uzun müddət su elektrolizi hidrogen istehsalı avadanlığının sabit və təhlükəsiz işləməsini təmin edir.
Qələvi elektrolizatorda su elektrolizi yolu ilə hidrogen istehsalı prosesində iş şəraitinin parametrlərinin optimallaşdırılması və elektrolizatorun qaçış qurğusunun dizaynı, elektrod materialı və diafraqma materialının seçilməsi ilə birlikdə cərəyanı artırmaq, çən gərginliyini azaltmaq və enerji sərfiyyatına qənaət etmək üçün açardır.
——Bizimlə əlaqə——
Tel: +86 028 6259 0080
Faks: +86 028 6259 0100
E-mail: tech@allygas.com
Göndərmə vaxtı: 09 yanvar 2025-ci il
