Mzunguko wa Hidrojeni na Alkali katika Elektroliza ya Maji ya Alkali Mchakato wa Uzalishaji wa Hidrojeni

Katika mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni ya elektroliza ya alkali, jinsi ya kufanya kifaa kiendeshe operesheni thabiti, pamoja na ubora wa elektroliza yenyewe, ambapo kiasi cha mzunguko wa lye wa mpangilio pia ni kipengele muhimu cha ushawishi.

Hivi majuzi, katika Mkutano wa Kubadilishana Teknolojia ya Uzalishaji wa Usalama wa Kamati ya Wataalamu wa Hidrojeni ya Chama cha Gesi za Viwanda cha China, Huang Li, mkuu wa Programu ya Uendeshaji na Matengenezo ya Hidrojeni ya Elektrolisisi ya Maji, alishiriki uzoefu wetu kuhusu mpangilio wa kiasi cha mzunguko wa hidrojeni na lye katika mchakato halisi wa majaribio na uendeshaji na matengenezo.

Ifuatayo ni karatasi asilia.

——————

Chini ya msingi wa mkakati wa kitaifa wa kaboni mbili, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, ambayo imekuwa maalum katika uzalishaji wa hidrojeni kwa miaka 25 na ilikuwa ya kwanza kujihusisha na uwanja wa nishati ya hidrojeni, imeanza kupanua maendeleo ya teknolojia ya hidrojeni ya kijani na vifaa, ikiwa ni pamoja na muundo wa viendeshaji vya tanki za electrolysis, utengenezaji wa vifaa, upako wa elektrodi, pamoja na upimaji wa tanki za electrolysis na uendeshaji na matengenezo.

MojaKanuni ya Utendaji wa Elektroliza ya Alkali

Kwa kupitisha mkondo wa moja kwa moja kupitia elektroliza iliyojaa elektroliti, molekuli za maji huguswa kielektroniki kwenye elektroliti na kuoza kuwa hidrojeni na oksijeni. Ili kuongeza upitishaji wa elektroliti, elektroliti ya jumla ni myeyusho wa maji wenye mkusanyiko wa 30% hidroksidi ya potasiamu au 25% hidroksidi ya sodiamu.

Kifaa cha kupoza umeme kina seli kadhaa za kielektroniki. Kila chumba cha kupoza umeme kina kathodi, anodi, diaphragm na elektroliti. Kazi kuu ya diaphragm ni kuzuia upenyezaji wa gesi. Katika sehemu ya chini ya kifaa cha kupoza umeme kuna njia ya kawaida ya kuingiza na kutoa umeme, sehemu ya juu ya mchanganyiko wa gesi-kioevu wa mkondo wa mtiririko wa alkali na oksi-alkali. Hupitishwa kwenye volteji fulani ya mkondo wa moja kwa moja, wakati volteji inapozidi volteji ya kinadharia ya mtengano wa maji 1.23v na volteji ya joto isiyo na upande wowote 1.48V juu ya thamani fulani, elektrodi na mmenyuko wa redoksi ya kiolesura cha kioevu hutokea, maji hutengana kuwa hidrojeni na oksijeni.

Mbili Jinsi lye inavyosambazwa

1️⃣Hidrojeni, Oksijeni, Mzunguko Mchanganyiko wa Lye ya Oksijeni

Katika aina hii ya mzunguko, lye huingia kwenye pampu ya mzunguko wa lye kupitia bomba linalounganisha chini ya kitenganishi cha hidrojeni na kitenganishi cha oksijeni, na kisha huingia kwenye vyumba vya kathodi na anodi vya elektroliza baada ya kupoa na kuchuja. Faida za mzunguko mchanganyiko ni muundo rahisi, mchakato mfupi, gharama ya chini, na inaweza kuhakikisha ukubwa sawa wa mzunguko wa lye kwenye vyumba vya kathodi na anodi vya elektroliza; hasara ni kwamba kwa upande mmoja, inaweza kuathiri usafi wa hidrojeni na oksijeni, na kwa upande mwingine, inaweza kusababisha kiwango cha kitenganishi cha hidrojeni-oksijeni kuwa nje ya marekebisho, ambayo inaweza kusababisha hatari kubwa ya kuchanganya hidrojeni-oksijeni. Kwa sasa, upande wa hidrojeni-oksijeni wa mzunguko wa kuchanganya lye ndio mchakato wa kawaida zaidi.

2️⃣Mzunguko tofauti wa hidrojeni na oksijeni upande wa sodiamu

Aina hii ya mzunguko inahitaji pampu mbili za mzunguko wa lye, yaani mizunguko miwili ya ndani. Lye iliyo chini ya kitenganishi cha hidrojeni hupita kupitia pampu ya mzunguko wa upande wa hidrojeni, hupozwa na kuchujwa, na kisha huingia kwenye chumba cha kathodi cha elektroliza; Lye iliyo chini ya kitenganishi cha oksijeni hupita kupitia pampu ya mzunguko wa upande wa oksijeni, hupozwa na kuchujwa, na kisha huingia kwenye chumba cha anodi cha elektroliza. Faida ya mzunguko huru wa lye ni kwamba hidrojeni na oksijeni zinazozalishwa na elektroliza ni za usafi wa hali ya juu, zikiepuka hatari ya kuchanganya kitenganishi cha hidrojeni na oksijeni; hasara ni kwamba muundo na mchakato ni ngumu na wa gharama kubwa, na pia ni muhimu kuhakikisha uthabiti wa kiwango cha mtiririko, kichwa, nguvu na vigezo vingine vya pampu pande zote mbili, ambayo huongeza ugumu wa uendeshaji, na inaweka mbele hitaji la kudhibiti uthabiti wa pande zote mbili za mfumo.

Athari Tatu za Kiwango cha Mzunguko wa Lishe kwenye Uzalishaji wa Hidrojeni na Maji ya Kielektroniki na Hali ya Utendaji Kazi wa Elektroliza

1️⃣Mzunguko mwingi wa lye

（1）Athari kwa usafi wa hidrojeni na oksijeni

Kwa sababu hidrojeni na oksijeni vina umumunyifu fulani katika lye, ujazo wa mzunguko ni mkubwa sana kiasi kwamba jumla ya hidrojeni na oksijeni iliyoyeyushwa huongezeka na kuingia katika kila chumba pamoja na lye, ambayo husababisha usafi wa hidrojeni na oksijeni kupunguzwa katika sehemu ya kutoa umeme; ujazo wa mzunguko ni mkubwa sana kiasi kwamba muda wa kuhifadhi wa kitenganishi cha hidrojeni na oksijeni ni mfupi sana, na gesi ambayo haijatenganishwa kabisa hurejeshwa ndani ya elektroliza kwa lye, ambayo huathiri ufanisi wa mmenyuko wa kielektroniki wa kielektroniki na usafi wa hidrojeni na oksijeni, na zaidi Hii itaathiri ufanisi wa mmenyuko wa kielektroniki katika elektroliza na usafi wa hidrojeni na oksijeni, na zaidi itaathiri uwezo wa vifaa vya kusafisha hidrojeni na oksijeni kuondoa hidrojeni na kuondoa oksijeni, na kusababisha athari mbaya ya utakaso wa hidrojeni na oksijeni na kuathiri ubora wa bidhaa.

（2） Athari kwenye halijoto ya tanki

Chini ya sharti kwamba halijoto ya nje ya kipozeo cha lye itabaki bila kubadilika, mtiririko mwingi wa lye utaondoa joto zaidi kutoka kwa elektroliza, na kusababisha halijoto ya tanki kushuka na nguvu kuongezeka.

（3）Athari kwa mkondo na volteji

Mzunguko mwingi wa lye utaathiri uthabiti wa mkondo na volteji. Mtiririko mwingi wa kioevu utaingiliana na mabadiliko ya kawaida ya mkondo na volteji, na kusababisha mkondo na volteji kutotulia kwa urahisi, na kusababisha mabadiliko katika hali ya kazi ya kabati la kurekebisha na transfoma, na hivyo kuathiri uzalishaji na ubora wa hidrojeni.

(4) Kuongezeka kwa matumizi ya nishati

Mzunguko mwingi wa lye unaweza pia kusababisha matumizi ya nishati kuongezeka, gharama za uendeshaji kuongezeka na kupunguza ufanisi wa nishati ya mfumo. Hasa katika ongezeko la mfumo wa mzunguko wa ndani wa maji ya kupoeza saidizi na dawa ya kunyunyizia na feni ya mzunguko wa nje, mzigo wa maji baridi, n.k., ili matumizi ya nguvu yaongezeke, matumizi ya jumla ya nishati huongezeka.

(5) Husababisha hitilafu ya vifaa

Mzunguko mwingi wa lye huongeza mzigo kwenye pampu ya mzunguko wa lye, ambayo inalingana na ongezeko la kiwango cha mtiririko, shinikizo na mabadiliko ya halijoto kwenye elektroliza, ambayo huathiri elektrodi, diaphragms na gaskets ndani ya elektroliza, ambayo inaweza kusababisha hitilafu au uharibifu wa vifaa, na ongezeko la mzigo wa kazi kwa ajili ya matengenezo na ukarabati.

2️⃣Mzunguko wa damu kwenye kope ni mdogo sana

（1）Athari kwenye halijoto ya tanki

Wakati ujazo wa lye unaozunguka hautoshi, joto kwenye electrolyzer haliwezi kuondolewa kwa wakati, na kusababisha ongezeko la halijoto. Mazingira ya halijoto ya juu hufanya shinikizo la mvuke uliojaa wa maji katika awamu ya gesi kuongezeka na kiwango cha maji kuongezeka. Ikiwa maji hayawezi kuganda vya kutosha, yataongeza mzigo wa mfumo wa utakaso na kuathiri athari ya utakaso, na pia yataathiri athari na muda wa maisha wa kichocheo na kifyonzaji.

（2）Athari kwenye maisha ya diaphragm

Mazingira ya joto la juu yanayoendelea yataharakisha kuzeeka kwa diaphragm, kufanya utendaji wake kupungua au hata kupasuka, rahisi kusababisha diaphragm pande zote mbili za upenyezaji wa hidrojeni na oksijeni, na kuathiri usafi wa hidrojeni na oksijeni. Wakati wa kuingiliana kwa pande zote mbili, uwezekano wa hatari ya electrolyzer kuongezeka sana. Wakati huo huo, halijoto ya juu inayoendelea pia itasababisha uharibifu wa kuvuja kwa gasket ya kuziba, na kufupisha maisha yake ya huduma.

（3）Athari kwenye elektrodi

Ikiwa kiasi kinachozunguka cha lye ni kidogo sana, gesi inayozalishwa haiwezi kuondoka katikati ya elektrodi haraka, na ufanisi wa elektrolisisi huathiriwa; ikiwa elektrodi haiwezi kugusa kikamilifu na lye ili kutekeleza mmenyuko wa elektrokemikali, kutokwa kwa sehemu isiyo ya kawaida na kuungua kwa ukavu kutatokea, na kuharakisha kumwagika kwa kichocheo kwenye elektrodi.

（4）Athari kwenye volteji ya seli

Kiasi cha lye kinachozunguka ni kidogo sana, kwa sababu viputo vya hidrojeni na oksijeni vinavyozalishwa katikati ya elektrodi haviwezi kuondolewa kwa wakati, na kiasi cha gesi zilizoyeyushwa katika elektroliti huongezeka, na kusababisha ongezeko la volteji ya chumba kidogo na ongezeko la matumizi ya nguvu.

Mbinu Nne za Kuamua Kiwango Bora cha Mzunguko wa Lishe

Ili kutatua matatizo yaliyo hapo juu, ni muhimu kuchukua hatua zinazolingana, kama vile kuangalia mara kwa mara mfumo wa mzunguko wa lye ili kuhakikisha unafanya kazi kawaida; kudumisha hali nzuri ya uondoaji wa joto karibu na elektroliza; na kurekebisha vigezo vya uendeshaji vya elektroliza, ikiwa ni lazima, ili kuepuka kutokea kwa kiasi kikubwa sana au kidogo sana cha mzunguko wa lye.

Kiwango bora cha mtiririko wa lye kinahitaji kuamuliwa kulingana na vigezo maalum vya kiufundi vya electrolyzer, kama vile ukubwa wa electrolyzer, idadi ya vyumba, shinikizo la uendeshaji, halijoto ya mmenyuko, uzalishaji wa joto, mkusanyiko wa lye, kipozaji cha lye, kitenganishi cha hidrojeni-oksijeni, msongamano wa sasa, usafi wa gesi na mahitaji mengine, uimara wa vifaa na mabomba na mambo mengine.

Vigezo vya Ufundi Vipimo:

ukubwa 4800x2240x2281mm

uzito wa jumla 40700Kg

Ukubwa wa chumba unaofaa 1830, Idadi ya vyumba 238

Msongamano wa mkondo wa elektroliza 5000A/m²

shinikizo la uendeshaji 1.6Mpa

joto la mmenyuko 90℃±5℃

Seti moja ya bidhaa ya electrolyzer kiasi cha hidrojeni 1300Nm³/h

Oksijeni ya Bidhaa 650Nm³/h

mkondo wa moja kwa moja n13100A、volteji ya dc 480V

Kipoeza cha Lye Φ700x4244mm

eneo la kubadilishana joto 88.2m²

Kitenganishi cha hidrojeni na oksijeni Φ1300x3916mm

kitenganishi cha oksijeni Φ1300x3916mm

Mkusanyiko wa myeyusho wa potasiamu hidroksidi 30%

Thamani ya upinzani wa maji safi >5MΩ·cm

Uhusiano kati ya suluhisho la hidroksidi ya potasiamu na elektroliza:

Tengeneza upitishaji wa maji safi, toa hidrojeni na oksijeni, na uondoe joto. Mtiririko wa maji baridi hutumika kudhibiti halijoto ya lye ili halijoto ya mmenyuko wa elektroliza iwe thabiti kiasi, na uzalishaji wa joto wa elektroliza na mtiririko wa maji baridi hutumika kuendana na usawa wa joto wa mfumo ili kufikia hali bora ya kufanya kazi na vigezo vya uendeshaji vinavyookoa nishati zaidi.

Kulingana na shughuli halisi:

Udhibiti wa kiasi cha mzunguko wa Lye kwa 60m³/h，

Mtiririko wa maji baridi hufunguka kwa takriban 95%,

Joto la mmenyuko wa elektroliza hudhibitiwa kwa nyuzi joto 90°C wakati wa mzigo kamili,

Hali bora zaidi ya matumizi ya umeme wa kielektroniki ni 4.56 kWh/Nm³H₂.

Tanomuhtasari

Kwa muhtasari, kiasi cha mzunguko wa lye ni kigezo muhimu katika mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni kwa kutumia elektrolisisi ya maji, ambayo inahusiana na usafi wa gesi, volti ya chumba, halijoto ya elektrolisisi na vigezo vingine. Inafaa kudhibiti kiasi kinachozunguka kwa mara 2-4/h/min ya uingizwaji wa lye kwenye tanki. Kwa kudhibiti vyema kiasi cha mzunguko wa lye, inahakikisha uendeshaji thabiti na salama wa vifaa vya uzalishaji wa hidrojeni kwa elektrolisisi ya maji kwa muda mrefu.

Katika mchakato wa uzalishaji wa hidrojeni kwa kutumia elektrolisisi ya maji katika elektrolisisi ya alkali, uboreshaji wa vigezo vya hali ya kufanya kazi na muundo wa kiendeshaji cha elektrolisisi, pamoja na nyenzo za elektrodi na uteuzi wa nyenzo za diaphragm ndio ufunguo wa kuongeza mkondo, kupunguza volteji ya tanki na kuokoa matumizi ya nishati.

——Wasiliana Nasi——

Simu: +86 028 6259 0080

Faksi: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com