In u prucessu di pruduzzione di l'idrogenu di l'elettrolizzatore alcalinu, cumu fà chì u dispusitivu funziona in modu stabile, in più di a qualità di l'elettrolizzatore stessu, in u quale a quantità di circulazione di liscivia di l'impostazione hè ancu un fattore d'influenza impurtante.
Recentemente, à a Riunione di Scambiu di Tecnulugia di Produzione di Sicurezza di u Cumitatu Prufessiunale di l'Idrogenu di l'Associazione Cinese di Gasi Industriali, Huang Li, u capu di u Prugramma di Operazione è Mantenimentu di l'Idrogenu per l'Elettrolisi di l'Acqua è l'Idrogenu, hà spartutu a nostra sperienza nantu à l'impostazione di u vulume di circulazione di l'idrogenu è di a liscivia in u prucessu di prova è di funziunamentu è di mantenimentu attuale.
Quì sottu hè u documentu originale.
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In u cuntestu di a strategia naziunale à doppiu carbone, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd, chì hè specializata in a pruduzzione d'idrogenu dapoi 25 anni è hè stata a prima à impegnassi in u campu di l'energia di l'idrogenu, hà cuminciatu à allargà u sviluppu di a tecnulugia è di l'equipaggiamenti di l'idrogenu verde, cumprese a cuncepzione di canali di serbatoi d'elettrolisi, a fabricazione di equipaggiamenti, a placcatura di elettrodi, è ancu a prova è u funziunamentu è a manutenzione di i serbatoi d'elettrolisi.
UnuPrincipiu di funziunamentu di l'elettrolizzatore alcalinu
Passendu una corrente cuntinua attraversu un elettrolizzatore pienu d'elettrolitu, e molecule d'acqua reagiscenu elettrochimicamente nantu à l'elettrodi è si decomponenu in idrogenu è ossigenu. Per migliurà a cunduttività di l'elettrolitu, l'elettrolitu generale hè una suluzione acquosa cù una cuncentrazione di 30% d'idrossidu di potassiu o 25% d'idrossidu di sodiu.
L'elettrolizzatore hè custituitu da parechje cellule elettrolitiche. Ogni camera d'elettrolisi hè custituita da un catodu, un anodu, un diafragma è un elettrolitu. A funzione principale di u diafragma hè di impedisce a permeazione di u gasu. In a parte inferiore di l'elettrolizzatore ci hè un'entrata è una uscita cumuna, a parte superiore di u canale di flussu di a mistura gas-liquidu di alcali è ossi-alcali. Passata in una certa tensione di corrente continua, quandu a tensione supera a tensione di decomposizione teorica di l'acqua 1,23 V è a tensione termicamente neutra 1,48 V sopra un certu valore, si verifica una reazione redox trà l'elettrodu è l'interfaccia liquida, l'acqua hè decomposta in idrogenu è ossigenu.
Dui Cumu si circula a liscivia
1️⃣Ciclu mistu di liscivia à l'idrogenu è l'ossigenu
In questa forma di circulazione, a liscivia entra in a pompa di circulazione di a liscivia attraversu u tubu di cunnessione in fondu à u separatore di l'idrogenu è u separatore di l'ossigenu, è dopu entra in e camere di u catodu è di l'anodu di l'elettrolizzatore dopu u raffreddamentu è u filtraggio. I vantaghji di a circulazione mista sò una struttura simplice, un prucessu cortu, un costu bassu, è pò assicurà a stessa dimensione di circulazione di a liscivia in e camere di u catodu è di l'anodu di l'elettrolizzatore; u svantaghju hè chì da una parte, pò influenzà a purità di l'idrogenu è di l'ossigenu, è da l'altra parte, pò causà un sbilanciamentu di u livellu di u separatore idrogenu-ossigenu, ciò chì pò risultà in un aumentu di u risicu di mischju idrogenu-ossigenu. Attualmente, u latu idrogenu-ossigenu di u ciclu di mischju di a liscivia hè u prucessu u più cumunu.
2️⃣Circulazione separata di liscivia laterale di l'idrogenu è di l'ossigenu
Questa forma di circulazione richiede duie pompe di circulazione di liscivia, vale à dì duie circulazioni interne. A liscivia in fondu à u separatore d'idrogenu passa per a pompa di circulazione di u latu di l'idrogenu, hè raffreddata è filtrata, è poi entra in a camera catodica di l'elettrolizzatore; a liscivia in fondu à u separatore d'ossigenu passa per a pompa di circulazione di u latu di l'ossigenu, hè raffreddata è filtrata, è poi entra in a camera anodica di l'elettrolizzatore. U vantaghju di a circulazione indipendente di a liscivia hè chì l'idrogenu è l'ossigenu prudutti da l'elettrolisi sò di alta purezza, evitendu fisicamente u risicu di mischjà l'idrogenu è u separatore d'ossigenu; u svantaghju hè chì a struttura è u prucessu sò cumplicati è costosi, è hè ancu necessariu assicurà a cunsistenza di a portata, a testa, a putenza è altri parametri di e pompe da i dui lati, ciò chì aumenta a cumplessità di l'operazione, è mette in avanti l'esigenza di cuntrullà a stabilità di i dui lati di u sistema.
Trè Influenza di a velocità di circulazione di a liscivia nantu à a pruduzzione d'idrogenu da l'acqua elettrolitica è e cundizioni di travagliu di l'elettrolizzatore
1️⃣Circulazione eccessiva di liscivia
(1) Effettu nantu à a purità di l'idrogenu è di l'ossigenu
Siccomu l'idrogenu è l'ossigenu anu una certa solubilità in a liscivia, u vulume di circulazione hè troppu grande per chì a quantità tutale d'idrogenu è ossigenu dissolti aumenti è entre in ogni camera cù a liscivia, ciò chì face chì a purità di l'idrogenu è di l'ossigenu sia ridutta à l'uscita di l'elettrolizzatore; u vulume di circulazione hè troppu grande per chì u tempu di ritenzione di u separatore di liquidu d'idrogenu è d'ossigenu sia troppu cortu, è u gasu chì ùn hè statu cumpletamente separatu hè purtatu in daretu à l'internu di l'elettrolizzatore cù a liscivia, ciò chì affetta l'efficienza di a reazione elettrochimica di l'elettrolizzatore è a purità di l'idrogenu è di l'ossigenu, è ancu di più Questu affetterà l'efficienza di a reazione elettrochimica in l'elettrolizzatore è a purità di l'idrogenu è di l'ossigenu, è ancu di più a capacità di l'equipaggiu di purificazione di l'idrogenu è di l'ossigenu di deidrogenà è deossigenà, risultendu in un effettu scarsu di a purificazione di l'idrogenu è di l'ossigenu è affettendu a qualità di i prudutti.
(2) Effettu nantu à a temperatura di u serbatoiu
À cundizione chì a temperatura di uscita di u raffreddatore di liscivia ferma invariata, troppu flussu di liscivia toglierà più calore da l'elettrolizzatore, pruvucendu una calata di a temperatura di u serbatoiu è un aumentu di a putenza.
(3) Effettu nantu à a corrente è a tensione
Una circulazione eccessiva di liscivia affetterà a stabilità di a corrente è di a tensione. Un flussu eccessivu di liquidu interferirà cù a fluttuazione nurmale di a corrente è di a tensione, pruvucendu una stabilizazione faciule di a corrente è di a tensione, causendu fluttuazioni in e cundizioni di travagliu di u cabinet di raddrizzatore è di u trasformatore, è cusì affettendu a pruduzzione è a qualità di l'idrogenu.
(4) Aumentu di u cunsumu d'energia
Una circulazione eccessiva di liscivia pò ancu purtà à un aumentu di u cunsumu energeticu, à un aumentu di i costi operativi è à una riduzione di l'efficienza energetica di u sistema. Principalmente in l'aumentu di u sistema di circulazione interna di l'acqua di raffreddamentu ausiliaria è di a circulazione esterna di u spray è di u ventilatore, di u caricu di l'acqua refrigerata, ecc., in modu chì u cunsumu energeticu aumenta, u cunsumu energeticu tutale aumenta.
(5) Causa un guastu di l'equipaggiu
Una circulazione eccessiva di liscivia aumenta u caricu nantu à a pompa di circulazione di liscivia, ciò chì currisponde à un aumentu di u flussu, di a pressione è di e fluttuazioni di temperatura in l'elettrolizzatore, ciò chì à u so tornu affetta l'elettrodi, i diafragmi è e guarnizioni in l'elettrolizzatore, ciò chì pò purtà à malfunzionamenti o danni à l'apparecchiatura, è à un aumentu di u caricu di travagliu per a manutenzione è a riparazione.
2️⃣Circulazione di liscivia troppu chjuca
(1) Effettu nantu à a temperatura di u serbatoiu
Quandu u vulume circulante di liscivia hè insufficiente, u calore in l'elettrolizzatore ùn pò esse eliminatu in tempu, ciò chì provoca un aumentu di a temperatura. L'ambiente à alta temperatura face chì a pressione di vapore saturatu di l'acqua in a fase gassosa aumenti è u cuntenutu d'acqua aumenti. Se l'acqua ùn pò esse condensata abbastanza, aumenterà u pesu di u sistema di purificazione è influenzerà l'effettu di purificazione, è influenzerà ancu l'effettu è a durata di vita di u catalizatore è di l'adsorbente.
(2) Impattu nantu à a vita di u diafragma
Un ambiente cuntinuu à alta temperatura accelererà l'invecchiamentu di u diafragma, farà calà e so prestazioni o ancu rompe, pruvucendu facilmente a permeabilità mutuale di u diafragma da i dui lati di l'idrogenu è di l'ossigenu, affettendu a purità di l'idrogenu è di l'ossigenu. Quandu l'infiltrazione mutuale si avvicina à u limite inferiore di l'esplosione, a probabilità di periculu di l'elettrolizzatore aumenta assai. À u listessu tempu, a temperatura cuntinua à alta temperatura causerà ancu danni di perdite à a guarnizione di tenuta, accurtendu a so vita di serviziu.
(3) Effettu nantu à l'elettrodi
Sè a quantità circulante di liscivia hè troppu chjuca, u gas pruduttu ùn pò micca lascià u centru attivu di l'elettrodu rapidamente, è l'efficienza di l'elettrolisi hè affettata; sè l'elettrodu ùn pò micca cuntattà cumpletamente cù a liscivia per realizà a reazione elettrochimica, si verificanu anomalie di scarica parziale è combustione secca, accelerendu u spargimentu di u catalizatore nantu à l'elettrodu.
(4) Effettu nantu à a tensione di a cellula
A quantità di liscivia chì circula hè troppu chjuca, perchè e bulle d'idrogenu è d'ossigenu generate in u centru attivu di l'elettrodu ùn ponu esse eliminate in tempu, è a quantità di gasi dissolti in l'elettrolitu aumenta, pruvucendu un aumentu di a tensione di a piccula camera è un aumentu di u cunsumu energeticu.
Quattru metudi per determinà u flussu ottimale di circulazione di liscivia
Per risolve i prublemi sopra menzionati, hè necessariu piglià misure currispondenti, cum'è verificà regularmente u sistema di circulazione di liscivia per assicurà u so funziunamentu nurmale; mantene bone cundizioni di dissipazione di u calore intornu à l'elettrolizzatore; è aghjustà i parametri di funziunamentu di l'elettrolizzatore, se necessariu, per evità l'occorrenza di un vulume troppu grande o troppu chjucu di circulazione di liscivia.
U flussu ottimale di circulazione di liscivia deve esse determinatu in basa à parametri tecnichi specifici di l'elettrolizzatore, cum'è a dimensione di l'elettrolizzatore, u numeru di camere, a pressione di funziunamentu, a temperatura di reazione, a generazione di calore, a cuncentrazione di liscivia, u raffreddatore di liscivia, u separatore d'idrogenu-ossigenu, a densità di corrente, a purità di u gasu è altri requisiti, a durabilità di l'attrezzatura è di e tubazioni è altri fattori.
Dimensioni di i parametri tecnichi:
dimensioni 4800x2240x2281mm
pesu tutale 40700 kg
Dimensione effettiva di a camera 1830, numeru di camere 238
Densità di corrente di l'elettrolizzatore 5000A/m²
pressione di funziunamentu 1.6Mpa
temperatura di reazione 90 ℃ ± 5 ℃
Un solu inseme di pruduttu elettrolizzatore volume d'idrogenu 1300Nm³/h
Ossigenu di u produttu 650Nm³/h
corrente continua n13100A, tensione continua 480V
Refrigeratore di liscivia Φ700x4244mm
superficia di scambiu di calore 88,2 m²
Separatore d'idrogenu è d'ossigenu Φ1300x3916mm
separatore d'ossigenu Φ1300x3916mm
Cuncentrazione di suluzione d'idrossidu di potassiu 30%
Valore di resistenza à l'acqua pura >5MΩ·cm
Relazione trà a suluzione d'idrossidu di potassiu è l'elettrolizzatore:
Rende l'acqua pura conduttiva, fà esce l'idrogenu è l'ossigenu, è caccià u calore. U flussu d'acqua di raffreddamentu hè adupratu per cuntrullà a temperatura di a liscivia in modu chì a temperatura di a reazione di l'elettrolizzatore sia relativamente stabile, è a generazione di calore di l'elettrolizzatore è u flussu d'acqua di raffreddamentu sò aduprati per currisponde à u bilanciu termicu di u sistema per ottene e migliori condizioni di travagliu è i parametri operativi chì risparmianu più energia.
Basatu annantu à l'operazioni attuali:
Cuntrollu di u vulume di circulazione di liscivia à 60 m³/h,
U flussu d'acqua di raffreddamentu si apre à circa 95%,
A temperatura di reazione di l'elettrolizzatore hè cuntrullata à 90 ° C à piena carica.
U cunsumu di putenza DC di l'elettrolizzatore in cundizione ottima hè 4,56 kWh/Nm³H₂.
Cinqueriassume
In riassuntu, u vulume di circulazione di a liscivia hè un parametru impurtante in u prucessu di pruduzzione di l'idrogenu per elettrolisi di l'acqua, chì hè ligatu à a purità di u gasu, a tensione di a camera, a temperatura di l'elettrolizzatore è altri parametri. Hè apprupriatu cuntrullà u vulume di circulazione à 2 ~ 4 volte / h / min di rimpiazzamentu di a liscivia in u serbatoiu. Cuntrullendu efficacemente u vulume di circulazione di a liscivia, si assicura u funziunamentu stabile è sicuru di l'equipaggiu di pruduzzione di l'idrogenu per elettrolisi di l'acqua per un longu periodu di tempu.
In u prucessu di pruduzzione di l'idrogenu per elettrolisi di l'acqua in elettrolizzatori alcalini, l'ottimisazione di i parametri di e cundizioni di travagliu è u cuncepimentu di u canale di l'elettrolizzatore, cumminati cù a selezzione di u materiale di l'elettrodu è di u materiale di u diafragma, sò a chjave per aumentà a corrente, riduce a tensione di u serbatoiu è risparmià u cunsumu energeticu.
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Data di publicazione: 9 di ghjennaghju di u 2025
