Ջրածնի և ալկալիի շրջանառությունը ալկալիական էլեկտրոլիզատորում։ Ջրի էլեկտրոլիզ։ Ջրածնի արտադրության գործընթաց։

Ալկալային էլեկտրոլիզատորում ջրածնի արտադրության գործընթացում, բացի էլեկտրոլիզատորի որակից, սարքի կայուն աշխատանքը ապահովելու համար կարևոր դեր է խաղում նաև ալկալային հեղուկի շրջանառության քանակը։

Վերջերս Չինաստանի արդյունաբերական գազերի ասոցիացիայի ջրածնի մասնագիտական ​​կոմիտեի անվտանգության արտադրության տեխնոլոգիաների փոխանակման հանդիպման ժամանակ, ջրածնի, ջրի էլեկտրոլիզի ջրածնի շահագործման և սպասարկման ծրագրի ղեկավար Հուանգ Լին կիսվեց ջրածնի և ալկալային լուծույթի շրջանառության ծավալի կարգավորման մեր փորձով իրական փորձարկման, շահագործման և սպասարկման գործընթացում։

Հետևյալը բնօրինակ թերթն է։

——————

Ազգային երկածխածնային ռազմավարության ֆոնին, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd-ն, որը 25 տարի մասնագիտացած է ջրածնի արտադրության մեջ և առաջինն է եղել, որ ներգրավվել է ջրածնային էներգիայի ոլորտում, սկսել է ընդլայնել կանաչ ջրածնի տեխնոլոգիայի և սարքավորումների զարգացումը, ներառյալ էլեկտրոլիզի բաքերի վազորդների նախագծումը, սարքավորումների արտադրությունը, էլեկտրոդների ծածկույթը, ինչպես նաև էլեկտրոլիզի բաքերի փորձարկումը, շահագործումն ու սպասարկումը:

ՄեկԱլկալային էլեկտրոլիզատորի աշխատանքի սկզբունքը

Էլեկտրոլիտով լցված էլեկտրոլիզատորի միջով ուղիղ հոսանք անցկացնելով՝ ջրի մոլեկուլները էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի մեջ են մտնում էլեկտրոդների վրա և քայքայվում ջրածնի և թթվածնի: Էլեկտրոլիտի հաղորդականությունը բարձրացնելու համար ընդհանուր էլեկտրոլիտը ջրային լուծույթ է՝ 30% կալիումի հիդրօքսիդի կամ 25% նատրիումի հիդրօքսիդի կոնցենտրացիայով:

Էլեկտրոլիզատորը բաղկացած է մի քանի էլեկտրոլիտիկ բջիջներից: Յուրաքանչյուր էլեկտրոլիզի խցիկ բաղկացած է կաթոդից, անոդից, դիաֆրագմայից և էլեկտրոլիտից: Դիաֆրագմայի հիմնական գործառույթը գազի ներթափանցումը կանխելն է: Էլեկտրոլիզատորի ստորին մասում կա ընդհանուր մուտք և ելք, վերին մասում՝ գազ-հեղուկ խառնուրդ, որը բաղկացած է ալկալիից և թթվածին-ալկալիից: Անցնում է հաստատուն հոսանքի որոշակի լարման, երբ լարումը գերազանցում է ջրի տեսական քայքայման լարումը՝ 1.23 Վ, և ջերմային չեզոք լարումը՝ 1.48 Վ, որոշակի արժեքից բարձր, էլեկտրոդի և հեղուկի միջերեսում տեղի է ունենում օքսիդա-վերականգնման ռեակցիա, ջուրը քայքայվում է ջրածնի և թթվածնի:

Երկու Ինչպես է տարածվում ալկալիի մոխրագույնը

1️⃣Ջրածին, թթվածին կողմնակի ալկալի խառը ցիկլ

Այս տեսակի շրջանառության դեպքում քաոսը մտնում է քաոսի շրջանառության պոմպ ջրածնի և թթվածնի բաժանիչի ներքևի մասում գտնվող միացնող խողովակի միջոցով, ապա սառեցումից և զտումից հետո մտնում է էլեկտրոլիզատորի կաթոդային և անոդային խցիկներ: Խառը շրջանառության առավելություններն են՝ պարզ կառուցվածքը, կարճ գործընթացը, ցածր գինը և էլեկտրոլիզատորի կաթոդային և անոդային խցիկներում քաոսի նույն ծավալի շրջանառության ապահովումը. թերությունն այն է, որ մի կողմից, դա կարող է ազդել ջրածնի և թթվածնի մաքրության վրա, իսկ մյուս կողմից, կարող է առաջացնել ջրածին-թթվածին բաժանիչի մակարդակի անհամապատասխանություն, ինչը կարող է հանգեցնել ջրածին-թթվածին խառնման ռիսկի մեծացման: Ներկայումս քաոսի խառնման ցիկլի ջրածին-թթվածին կողմը ամենատարածված գործընթացն է:

2️⃣Ջրածնի և թթվածնի առանձին շրջանառություն՝ կողմնակի ալկալիով

Այս շրջանառության ձևը պահանջում է երկու ալկալային շրջանառության պոմպեր, այսինքն՝ երկու ներքին շրջանառություն։ Ջրածնի բաժանիչի ներքևի մասում գտնվող ալկալային հեղուկը անցնում է ջրածնի կողմի շրջանառության պոմպով, սառեցվում և զտվում, ապա մտնում է էլեկտրոլիզատորի կաթոդային խցիկ։ Թթվածնի բաժանիչի ներքևի մասում գտնվող ալկալային հեղուկը անցնում է թթվածնի կողմի շրջանառության պոմպով, սառեցվում և զտվում, ապա մտնում է էլեկտրոլիզատորի անոդային խցիկ։ Ալկալային հեղուկի անկախ շրջանառության առավելությունն այն է, որ էլեկտրոլիզի միջոցով արտադրվող ջրածինը և թթվածինը բարձր մաքրության են, ինչը ֆիզիկապես բացառում է ջրածնի և թթվածնի բաժանիչի խառնման ռիսկը։ Թերությունն այն է, որ կառուցվածքը և գործընթացը բարդ և թանկ են, և անհրաժեշտ է նաև ապահովել պոմպերի հոսքի արագության, գլխիկի, հզորության և այլ պարամետրերի համապատասխանությունը երկու կողմերին, ինչը մեծացնում է շահագործման բարդությունը և առաջ է քաշում համակարգի երկու կողմերի կայունությունը վերահսկելու պահանջը։

Երեք տեսակի ալկալիի շրջանառվող հոսքի ազդեցությունը էլեկտրոլիտիկ ջրով ջրածնի արտադրության և էլեկտրոլիզատորի աշխատանքային պայմանների վրա

1️⃣Սոդայի չափազանց մեծ շրջանառություն

（1）Ազդեցությունը ջրածնի և թթվածնի մաքրության վրա

Քանի որ ջրածինն ու թթվածինը որոշակի լուծելիություն ունեն քաոսի մեջ, շրջանառության ծավալը չափազանց մեծ է, ուստի լուծված ջրածնի և թթվածնի ընդհանուր քանակը մեծանում է և մտնում է քաոսի հետ յուրաքանչյուր խցիկ, ինչը հանգեցնում է ջրածնի և թթվածնի մաքրության նվազմանը էլեկտրոլիզատորի ելքում։ Շրջանառության ծավալը չափազանց մեծ է, ուստի ջրածնի և թթվածնի հեղուկ բաժանիչի պահպանման ժամանակը չափազանց կարճ է, և լիովին չբաժանված գազը քաոսի հետ վերադառնում է էլեկտրոլիզատորի ներս, ինչը ազդում է էլեկտրոլիզատորի էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արդյունավետության և ջրածնի ու թթվածնի մաքրության վրա, և հետագայում կազդի էլեկտրոլիզատորի էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արդյունավետության և ջրածնի ու թթվածնի մաքրության վրա, ինչպես նաև կազդի ջրածնի և թթվածնի մաքրման սարքավորումների ջրազրկման և դեթթվածնի ունակության վրա, ինչը հանգեցնում է ջրածնի և թթվածնի մաքրման վատ ազդեցության և ազդում է արտադրանքի որակի վրա։

(2) Ազդեցությունը բաքի ջերմաստիճանի վրա

Այն պայմանով, որ ալկալիի սառեցուցիչի ելքային ջերմաստիճանը մնա անփոփոխ, ալկալիի չափազանց շատ հոսքը էլեկտրոլիզատորից ավելի շատ ջերմություն կխլի, ինչը կհանգեցնի բաքի ջերմաստիճանի անկմանը և հզորության բարձրացմանը։

(3) Ազդեցությունը հոսանքի և լարման վրա

Ալկալիի չափազանց շրջանառությունը կազդի հոսանքի և լարման կայունության վրա: Հեղուկի չափազանց հոսքը կխանգարի հոսանքի և լարման նորմալ տատանումներին, ինչը կհանգեցնի հոսանքի և լարման հեշտությամբ կայունացմանը, առաջացնելով ուղղիչ տուփի և տրանսֆորմատորի աշխատանքային վիճակի տատանումներ և այդպիսով ազդելով ջրածնի արտադրության և որակի վրա:

（4）Էներգիայի սպառման աճ

Ալկալիի չափազանց մեծ շրջանառությունը կարող է նաև հանգեցնել էներգիայի սպառման աճի, շահագործման ծախսերի աճի և համակարգի էներգաարդյունավետության նվազման: Հիմնականում օժանդակ սառեցման ջրի ներքին շրջանառության համակարգի և արտաքին շրջանառության ցողիչի ու օդափոխիչի, սառեցված ջրի բեռի և այլնի ավելացման դեպքում, էներգիայի սպառումը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է ընդհանուր էներգիայի սպառման աճի:

(5) Սարքավորումների խափանման պատճառ

Ալկալիի չափազանց մեծ շրջանառությունը մեծացնում է ալկալիի շրջանառության պոմպի վրա ծանրաբեռնվածությունը, ինչը համապատասխանում է էլեկտրոլիզատորում հոսքի արագության, ճնշման և ջերմաստիճանի տատանումների ավելացմանը, ինչն էլ իր հերթին ազդում է էլեկտրոլիզատորի ներսում գտնվող էլեկտրոդների, դիաֆրագմաների և միջադիրների վրա, ինչը կարող է հանգեցնել սարքավորումների անսարքության կամ վնասման, ինչպես նաև սպասարկման և վերանորոգման աշխատանքների ծավալի ավելացմանը։

2️⃣Սոդայի շրջանառությունը չափազանց փոքր է

（1）Ազդեցությունը բաքի ջերմաստիճանի վրա

Երբ ալկալիի շրջանառվող ծավալը բավարար չէ, էլեկտրոլիզատորում ջերմությունը չի կարող ժամանակի ընթացքում հեռացվել, ինչը հանգեցնում է ջերմաստիճանի բարձրացման: Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում գազային փուլում գտնվող ջրի հագեցած գոլորշիների ճնշումը բարձրանում է, և ջրի պարունակությունը մեծանում է: Եթե ջուրը չի կարող բավարար չափով խտացվել, դա կմեծացնի մաքրման համակարգի բեռը և կազդի մաքրման էֆեկտի վրա, ինչպես նաև կազդի կատալիզատորի և ադսորբենտի էֆեկտի և կյանքի տևողության վրա:

(2) Ազդեցությունը դիաֆրագմայի կյանքի տևողության վրա

Բարձր ջերմաստիճանի շարունակական ազդեցությունը կարագացնի դիաֆրագմայի ծերացումը, կհանգեցնի դրա աշխատանքի անկման կամ նույնիսկ պատռման, ինչը հեշտությամբ կհանգեցնի դիաֆրագմայի երկու կողմերում ջրածնի և թթվածնի փոխադարձ թափանցելիության, ինչը կազդի ջրածնի և թթվածնի մաքրության վրա: Երբ փոխադարձ ներթափանցումը մոտ է պայթյունի ստորին սահմանին, էլեկտրոլիզատորի վտանգի հավանականությունը զգալիորեն մեծանում է: Միևնույն ժամանակ, բարձր ջերմաստիճանը նաև կհանգեցնի կնքման միջադիրի արտահոսքի վնասման, ինչը կկրճատի դրա ծառայության ժամկետը:

（3）Ազդեցությունը էլեկտրոդների վրա

Եթե ​​շրջանառվող ալկալիի քանակը չափազանց փոքր է, առաջացած գազը չի կարող արագ դուրս գալ էլեկտրոդի ակտիվ կենտրոնից, և էլեկտրոլիզի արդյունավետությունը տուժում է։ Եթե էլեկտրոդը չի կարող լիովին շփվել ալկալիի հետ՝ էլեկտրաքիմիական ռեակցիան իրականացնելու համար, տեղի կունենա մասնակի լիցքաթափման աննորմալություն և չոր այրում, ինչը կարագացնի կատալիզատորի թափվելը էլեկտրոդի վրա։

(4) Բջջի լարման վրա ազդեցությունը

Շրջանառվող ալկալիի քանակը չափազանց փոքր է, քանի որ էլեկտրոդի ակտիվ կենտրոնում առաջացող ջրածնի և թթվածնի պղպջակները չեն կարող ժամանակի ընթացքում հեռացվել, և էլեկտրոլիտում լուծված գազերի քանակը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է փոքր խցիկի լարման աճի և էներգիայի սպառման աճի։

Չորս մեթոդ՝ ալկալային լուծույթի շրջանառության օպտիմալ արագությունը որոշելու համար

Վերոնշյալ խնդիրները լուծելու համար անհրաժեշտ է ձեռնարկել համապատասխան միջոցներ, ինչպիսիք են՝ քաոսի շրջանառության համակարգի պարբերաբար ստուգումը՝ դրա բնականոն աշխատանքն ապահովելու համար, էլեկտրոլիզատորի շուրջ ջերմության լավ ցրման պայմանների պահպանումը և անհրաժեշտության դեպքում էլեկտրոլիզատորի աշխատանքային պարամետրերի կարգավորումը՝ քաոսի շրջանառության չափազանց մեծ կամ չափազանց փոքր ծավալի առաջացումից խուսափելու համար։

Ալկալիի շրջանառության օպտիմալ հոսքի արագությունը պետք է որոշվի էլեկտրոլիզատորի տեխնիկական պարամետրերի հիման վրա, ինչպիսիք են էլեկտրոլիզատորի չափը, խցիկների քանակը, աշխատանքային ճնշումը, ռեակցիայի ջերմաստիճանը, ջերմության առաջացումը, ալկալիի կոնցենտրացիան, ալկալիի սառեցուցիչը, ջրածին-թթվածին բաժանիչը, հոսանքի խտությունը, գազի մաքրությունը և այլ պահանջներ, սարքավորումների և խողովակաշարերի ամրությունը և այլ գործոններ։

Տեխնիկական պարամետրեր Չափսեր՝

չափսերը՝ 4800x2240x2281 մմ

Ընդհանուր քաշը՝ 40700 կգ

Արդյունավետ խցիկի չափսը՝ 1830, խցիկների քանակը՝ 238

Էլեկտրոլիզի հոսանքի խտությունը՝ 5000 Ա/մ²

Աշխատանքային ճնշում՝ 1.6 ՄՊա

ռեակցիայի ջերմաստիճանը 90℃±5℃

Էլեկտրոլիզատորի արտադրանքի մեկ հավաքածու՝ ջրածնի ծավալ՝ 1300 Նմ³/ժ

Արտադրանքի թթվածին 650 Նմ³/ժ

Հաստատուն հոսանք n13100A, հաստատուն հոսանք 480V

Լուծային սառեցուցիչ Φ700x4244 մմ

ջերմափոխանակման մակերես՝ 88.2 մ²

Ջրածնի և թթվածնի բաժանիչ Φ1300x3916 մմ

թթվածնի բաժանիչ Φ1300x3916 մմ

Կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթի կոնցենտրացիան՝ 30%

Մաքուր ջրակայունության արժեքը >5 ՄΩ·սմ

Կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթի և էլեկտրոլիզատորի միջև կապը.

Մաքուր ջուրը դարձրեք հաղորդիչ, դուրս բերեք ջրածին և թթվածին և կլանեք ջերմությունը։ Սառեցնող ջրի հոսքը օգտագործվում է ալկալիի ջերմաստիճանը կարգավորելու համար, որպեսզի էլեկտրոլիզատորի ռեակցիայի ջերմաստիճանը համեմատաբար կայուն լինի, իսկ էլեկտրոլիզատորի ջերմագոյացումը և սառեցնող ջրի հոսքը օգտագործվում են համակարգի ջերմային հաշվեկշիռը համապատասխանեցնելու համար՝ լավագույն աշխատանքային պայմաններին և առավելագույն էներգախնայողության աշխատանքային պարամետրերին հասնելու համար։

Իրական գործողությունների հիման վրա՝

Ալկալի շրջանառության ծավալի կարգավորում՝ 60 մ³/ժ արագությամբ,

Սառեցնող ջրի հոսքը բացվում է մոտ 95%-ով,

Էլեկտրոլիզատորի ռեակցիայի ջերմաստիճանը կարգավորվում է 90°C-ի վրա՝ լրիվ բեռնվածության դեպքում։

Էլեկտրոլիզատորի օպտիմալ վիճակում հաստատուն հոսանքի էներգիայի սպառումը 4.56 կՎտժ/Նմ³H₂ է։

Հինգամփոփել

Ամփոփելով՝ ալյումինի շրջանառության ծավալը կարևոր պարամետր է ջրածնի արտադրության գործընթացում ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով, որը կապված է գազի մաքրության, խցիկի լարման, էլեկտրոլիզատորի ջերմաստիճանի և այլ պարամետրերի հետ: Նպատակահարմար է կառավարել շրջանառվող ծավալը բաքում ալյումինի փոխարինման 2~4 անգամ/ժ/րոպե հաճախականությամբ: Ալյումինի շրջանառության ծավալը արդյունավետորեն կառավարելով՝ այն ապահովում է ջրային էլեկտրոլիզի ջրածնի արտադրության սարքավորումների կայուն և անվտանգ աշխատանքը երկար ժամանակահատվածում:

Ալկալային էլեկտրոլիզատորում ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով ջրածնի արտադրության գործընթացում աշխատանքային պայմանների պարամետրերի և էլեկտրոլիզատորի վազքի նախագծման օպտիմալացումը, զուգորդված էլեկտրոդի նյութի և դիաֆրագմայի նյութի ընտրության հետ, հիմնական գործոններն են հոսանքը մեծացնելու, բաքի լարումը նվազեցնելու և էներգասպառումը խնայելու համար։

——Կապ մեզ հետ——

Հեռ․՝ +86 028 6259 0080

Ֆաքս՝ +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com