Dalam proses pengeluaran hidrogen elektrolisis alkali, bagaimana untuk membuat peranti berjalan operasi yang stabil, sebagai tambahan kepada kualiti elektrolisis itu sendiri, di mana jumlah peredaran alkali tetapan juga merupakan faktor pengaruh yang penting.
Baru-baru ini, di Mesyuarat Pertukaran Teknologi Pengeluaran Keselamatan Teknologi Pengeluaran Keselamatan Persatuan Gas Industri China, Huang Li, ketua Program Operasi dan Penyelenggaraan Hidrogen Elektrolisis Air Hidrogen, berkongsi pengalaman kami tentang tetapan jumlah peredaran hidrogen dan alkali dalam ujian dan proses operasi dan penyelenggaraan yang sebenar.
Berikut adalah kertas asal.
——————
Di bawah latar belakang strategi dwi-karbon kebangsaan, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, yang telah mengkhususkan diri dalam pengeluaran hidrogen selama 25 tahun dan merupakan yang pertama terlibat dalam bidang tenaga hidrogen, telah mula mengembangkan pembangunan teknologi dan peralatan hidrogen hijau, termasuk reka bentuk pelari tangki elektrolisis, pembuatan peralatan, penyaduran elektrod, serta ujian dan operasi dan penyelenggaraan tangki elektrolisis.
satuPrinsip Kerja Elektroliser Beralkali
Dengan menghantar arus terus melalui elektrolisis yang diisi dengan elektrolit, molekul air bertindak balas secara elektrokimia pada elektrod dan terurai menjadi hidrogen dan oksigen. Untuk meningkatkan kekonduksian elektrolit, elektrolit am ialah larutan akueus dengan kepekatan 30% kalium hidroksida atau 25% natrium hidroksida.
Elektroliser terdiri daripada beberapa sel elektrolitik. Setiap ruang elektrolisis terdiri daripada katod, anod, diafragma dan elektrolit. Fungsi utama diafragma adalah untuk menghalang resapan gas. Di bahagian bawah elektrolisis terdapat saluran masuk dan keluar biasa, bahagian atas campuran gas-cecair alkali dan saluran aliran oksi-alkali. Dilalui ke dalam voltan tertentu arus terus, apabila voltan melebihi voltan penguraian teori air 1.23v dan voltan neutral haba 1.48V di atas nilai tertentu, elektrod dan tindak balas redoks antara muka cecair berlaku, air diuraikan menjadi hidrogen dan oksigen.
Dua Bagaimana lye diedarkan
1️⃣Kitaran Campuran Hidrogen, Oksigen Side Lye
Dalam bentuk peredaran ini, lye memasuki pam edaran lye melalui paip penyambung di bahagian bawah pemisah hidrogen dan pemisah oksigen, dan kemudian memasuki ruang katod dan anod elektrolisis selepas penyejukan dan penapisan. Kelebihan peredaran campuran adalah struktur mudah, proses pendek, kos rendah, dan boleh memastikan saiz peredaran lye yang sama ke dalam katod dan ruang anod elektrolisis; kelemahannya ialah di satu pihak, ia boleh menjejaskan ketulenan hidrogen dan oksigen, dan sebaliknya, ia boleh menyebabkan tahap pemisah hidrogen-oksigen tidak dapat diselaraskan, yang boleh mengakibatkan peningkatan risiko pencampuran hidrogen-oksigen. Pada masa ini, bahagian hidrogen-oksigen kitaran pencampuran alkali adalah proses yang paling biasa.
2️⃣Edaran berasingan hidrogen dan alkali sampingan oksigen
Bentuk peredaran ini memerlukan dua pam edaran lye, iaitu dua peredaran dalaman. Larutan di bahagian bawah pemisah hidrogen melalui pam edaran sisi hidrogen, disejukkan dan ditapis, dan kemudian memasuki ruang katod elektrolisis; lye di bahagian bawah pemisah oksigen melalui pam edaran sisi oksigen, disejukkan dan ditapis, dan kemudian memasuki ruang anod elektrolisis. Kelebihan peredaran bebas alkali ialah hidrogen dan oksigen yang dihasilkan oleh elektrolisis mempunyai ketulenan tinggi, secara fizikal mengelakkan risiko mencampurkan pemisah hidrogen dan oksigen; Kelemahannya ialah struktur dan prosesnya rumit dan mahal, dan ia juga perlu memastikan ketekalan kadar aliran, kepala, kuasa dan parameter lain pam pada kedua-dua belah pihak, yang meningkatkan kerumitan operasi, dan mengemukakan keperluan untuk mengawal kestabilan kedua-dua belah sistem.
Tiga Pengaruh kadar aliran beredar lye pada pengeluaran hidrogen oleh air elektrolitik dan keadaan kerja elektrolisis
1️⃣Peredaran lye yang berlebihan
（1）Kesan ke atas ketulenan hidrogen dan oksigen
Oleh kerana hidrogen dan oksigen mempunyai keterlarutan tertentu dalam lye, isipadu edaran terlalu besar sehingga jumlah jumlah hidrogen dan oksigen terlarut meningkat dan masuk ke dalam setiap ruang dengan lye, yang menyebabkan ketulenan hidrogen dan oksigen dikurangkan dalam salur keluar elektrolisis; isipadu edaran terlalu besar sehinggakan masa pengekalan pemisah cecair hidrogen dan oksigen terlalu singkat, dan gas yang belum dipisahkan sepenuhnya dibawa kembali ke bahagian dalam elektrolisis dengan alkali, yang menjejaskan kecekapan tindak balas elektrokimia elektrolisis dan ketulenan hidrogen dan oksigen, dan seterusnya Ini akan menjejaskan kecekapan tindak balas elektrokimia dalam elektrolisis dan keupayaan, oksigen dan ketulenan lebih lanjut. dehidrogenat dan deoksigenat, mengakibatkan kesan buruk penulenan hidrogen dan oksigen dan menjejaskan kualiti produk.
（2） Kesan pada suhu tangki
Di bawah keadaan suhu alur keluar penyejuk lye kekal tidak berubah, terlalu banyak aliran lye akan menghilangkan lebih banyak haba daripada elektrolisis, menyebabkan suhu tangki menurun dan kuasa meningkat.
（3）Kesan pada arus dan voltan
Peredaran lye yang berlebihan akan menjejaskan kestabilan arus dan voltan. Aliran cecair yang berlebihan akan mengganggu turun naik normal arus dan voltan, menyebabkan arus dan voltan tidak mudah stabil, menyebabkan turun naik dalam keadaan kerja kabinet penerus dan pengubah, dan dengan itu menjejaskan pengeluaran dan kualiti hidrogen.
（4）Peningkatan penggunaan tenaga
Peredaran lye yang berlebihan juga boleh menyebabkan peningkatan penggunaan tenaga, peningkatan kos operasi dan mengurangkan kecekapan tenaga sistem. Terutamanya dalam peningkatan sistem peredaran dalaman air penyejuk tambahan dan semburan dan kipas peredaran luar, beban air sejuk, dan lain-lain, supaya penggunaan kuasa meningkat, jumlah penggunaan tenaga meningkat.
（5）Menyebabkan kegagalan peralatan
Peredaran lye yang berlebihan meningkatkan beban pada pam edaran lye, yang sepadan dengan peningkatan kadar alir, tekanan dan turun naik suhu dalam elektrolisis, yang seterusnya menjejaskan elektrod, diafragma dan gasket di dalam elektrolisis, yang boleh menyebabkan kerosakan atau kerosakan peralatan, dan peningkatan beban kerja untuk penyelenggaraan dan pembaikan.
2️⃣Peredaran Lye terlalu kecil
（1）Kesan pada suhu tangki
Apabila isipadu lye yang beredar tidak mencukupi, haba dalam elektrolisis tidak boleh diambil dalam masa, mengakibatkan peningkatan suhu. Persekitaran suhu tinggi menyebabkan tekanan wap tepu air dalam fasa gas meningkat dan kandungan air meningkat. Jika air tidak boleh dipeluwap secukupnya, ia akan meningkatkan beban sistem penulenan dan menjejaskan kesan penulenan, dan ia juga akan menjejaskan kesan dan jangka hayat pemangkin dan penjerap.
（2）Kesan terhadap kehidupan diafragma
Persekitaran suhu tinggi yang berterusan akan mempercepatkan penuaan diafragma, menjadikan prestasinya menurun atau pecah, mudah menyebabkan diafragma pada kedua-dua belah kebolehtelapan bersama hidrogen dan oksigen, menjejaskan ketulenan hidrogen dan oksigen. Apabila penyusupan bersama dekat dengan had bawah letupan supaya kebarangkalian bahaya elektrolisis sangat meningkat. Pada masa yang sama, suhu tinggi yang berterusan juga akan menyebabkan kerosakan kebocoran pada gasket pengedap, memendekkan hayat perkhidmatannya.
（3）Kesan pada elektrod
Jika jumlah lye yang beredar terlalu kecil, gas yang dihasilkan tidak boleh meninggalkan pusat aktif elektrod dengan cepat, dan kecekapan elektrolisis terjejas; jika elektrod tidak dapat bersentuhan sepenuhnya dengan lye untuk menjalankan tindak balas elektrokimia, keabnormalan nyahcas separa dan pembakaran kering akan berlaku, mempercepatkan penumpahan mangkin pada elektrod.
（4）Kesan pada voltan sel
Jumlah lye yang beredar adalah terlalu kecil, kerana gelembung hidrogen dan oksigen yang dijana di pusat aktif elektrod tidak dapat diambil dalam masa, dan jumlah gas terlarut dalam elektrolit meningkat, menyebabkan peningkatan dalam voltan ruang kecil dan peningkatan dalam penggunaan kuasa.
Empat Kaedah untuk menentukan kadar aliran edaran lye optimum
Untuk menyelesaikan masalah di atas, adalah perlu untuk mengambil langkah-langkah yang sepadan, seperti kerap memeriksa sistem peredaran lye untuk memastikan operasi normalnya; mengekalkan keadaan pelesapan haba yang baik di sekeliling elektrolisis; dan melaraskan parameter operasi elektrolisis, jika perlu, untuk mengelakkan berlakunya jumlah peredaran lye yang terlalu besar atau terlalu kecil.
Kadar aliran edaran lye optimum perlu ditentukan berdasarkan parameter teknikal elektrolisis tertentu, seperti saiz elektrolisis, bilangan ruang, tekanan operasi, suhu tindak balas, penjanaan haba, kepekatan lye, penyejuk lye, pemisah hidrogen-oksigen, ketumpatan arus, ketulenan gas dan keperluan lain, ketahanan peralatan dan paip serta faktor lain.
Dimensi Parameter Teknikal：
saiz 4800x2240x2281mm
jumlah berat 40700Kg
Saiz ruang berkesan1830、Bilangan ruang 238个
Ketumpatan arus elektrolisis 5000A/m²
tekanan operasi 1.6Mpa
suhu tindak balas 90℃±5℃
Set tunggal isipadu hidrogen produk elektrolisis 1300Nm³/j
Oksigen Produk 650Nm³/j
arus terus n13100A, voltan dc 480V
Penyejuk Lye Φ700x4244mm
kawasan pertukaran haba 88.2m²
Pemisah hidrogen dan oksigen Φ1300x3916mm
pemisah oksigen Φ1300x3916mm
Kepekatan larutan kalium hidroksida 30%
Nilai rintangan air tulen >5MΩ·cm
Hubungan antara larutan kalium hidroksida dan elektrolisis:
Jadikan air tulen konduktif, keluarkan hidrogen dan oksigen, dan hilangkan haba. Aliran air penyejuk digunakan untuk mengawal suhu lye supaya suhu tindak balas elektrolisis agak stabil, dan penjanaan haba elektrolisis dan aliran air penyejuk digunakan untuk memadankan keseimbangan haba sistem untuk mencapai keadaan kerja terbaik dan parameter operasi yang paling menjimatkan tenaga.
Berdasarkan operasi sebenar:
Kawalan kelantangan peredaran lye pada 60m³/j，
Aliran air penyejuk terbuka pada kira-kira 95%，
Suhu tindak balas elektrolisis dikawal pada 90°C pada beban penuh，
Penggunaan kuasa DC elektrolisis keadaan optimum ialah 4.56 kWh/Nm³H₂.
limameringkaskan
Untuk meringkaskan, isipadu edaran lye adalah parameter penting dalam proses pengeluaran hidrogen oleh elektrolisis air, yang berkaitan dengan ketulenan gas, voltan ruang, suhu elektrolisis dan parameter lain. Adalah sesuai untuk mengawal isipadu edaran pada 2~4 kali/j/min penggantian alkali dalam tangki. Dengan mengawal isipadu edaran lye secara berkesan, ia memastikan operasi peralatan pengeluaran hidrogen elektrolisis air yang stabil dan selamat untuk jangka masa yang panjang.
Dalam proses pengeluaran hidrogen oleh elektrolisis air dalam elektrolisis alkali, pengoptimuman parameter keadaan kerja dan reka bentuk pelari elektrolisis, digabungkan dengan bahan elektrod dan pemilihan bahan diafragma adalah kunci untuk meningkatkan arus, mengurangkan voltan tangki dan menjimatkan penggunaan tenaga.
——Hubungi Kami——
Tel: +86 028 6259 0080
Faks: +86 028 6259 0100
E-mail: tech@allygas.com
Masa siaran: Jan-09-2025
