Elektrolitikoa.hidrogenoaekoizpen unitateak uraren elektrolisirako multzo osoa barne hartzen duhidrogenoaekoizpen-ekipoak, ekipamendu nagusien artean hauek daudelarik:
1. Zelula elektrolitikoa
2. Gas likido bereizketa gailua
3. Lehortze eta arazketa sistema
4. Zati elektrikoak honako hauek ditu: transformadorea, zuzentzaile-kabinetea, PLC kontrol-kabinetea, tresnen kabinetea, banaketa-kabinetea, goiko ordenagailua, etab.
5. Sistema osagarriak honako hauek ditu batez ere: alkali disoluzio depositua, lehengaien ur depositua, osagarri ur ponpa, nitrogeno zilindroa/barra bus, etab. / 6. Ekipamenduaren sistema osagarri orokorrak honako hauek ditu: ur puruaren makina, hozte dorrea, hozkailua, aire konpresorea, etab.
hidrogeno eta oxigeno hozkailuak, eta ura tantaka-tranpa batek biltzen du kontrol-sistemaren kontrolpean bidali aurretik; elektrolitoa zeharkatzen duhidrogenoaeta oxigeno alkalinoen iragazkiak, hidrogeno eta oxigeno alkalinoen hozkailuak, hurrenez hurren, zirkulazio-ponparen eraginpean, eta gero zelula elektrolitikora itzultzen da elektrolisi gehiago egiteko.
Sistemaren presioa presio-kontrol sistemak eta presio diferentzialaren kontrol sistemak erregulatzen dute, ondorengo prozesuen eta biltegiratzearen eskakizunak betetzeko.
Uraren elektrolisiaren bidez sortutako hidrogenoak purutasun handiko eta ezpurutasun gutxiko abantailak ditu. Normalean, uraren elektrolisiaren bidez sortutako hidrogeno gasaren ezpurutasunak oxigenoa eta ura baino ez dira, beste osagairik gabe (horrek katalizatzaile batzuen pozoitzea saihestu dezake). Horrek hidrogeno gas purua ekoizteko erosotasuna ematen du, eta gas araztuak industria-gasen kalitate elektronikoaren estandarrak bete ditzake.
Hidrogeno ekoizpen unitateak sortutako hidrogenoa buffer depositu batetik igarotzen da sistemaren lan-presioa egonkortzeko eta hidrogenotik ura librea kentzeko.
Hidrogenoa arazteko gailuan sartu ondoren, uraren elektrolisiaren bidez sortutako hidrogenoa gehiago purifikatzen da, erreakzio katalitikoaren eta bahe molekularraren adsorzioaren printzipioak erabiliz hidrogenotik oxigenoa, ura eta beste ezpurutasun batzuk kentzeko.
Ekipamenduak hidrogenoaren ekoizpena automatikoki doitzeko sistema bat konfigura dezake benetako egoeraren arabera. Gas-kargaren aldaketek hidrogeno-biltegiratze-tangaren presioan gorabeherak eragingo dituzte. Biltegiratze-tangaren gainean instalatutako presio-transmisoreak 4-20mA-ko seinalea bidaliko dio PLCri jatorrizko ezarritako balioarekin alderatzeko, eta alderantzizko eraldaketa eta PID kalkulua egin ondoren, 20-4mA-ko seinalea bidaliko dio zuzentzaile-kabinetari elektrolisi-korrontearen tamaina doitzeko, horrela hidrogenoaren ekoizpena automatikoki doitzeko helburua lortuz hidrogeno-kargaren aldaketen arabera.
Uraren elektrolisiaren bidez hidrogenoa ekoizteko prozesuan erreakzio bakarra ura (H2O) da, eta etengabe ur gordinaz hornitu behar da ur-hornidura ponpa baten bidez. Hornidura posizioa hidrogeno edo oxigeno bereizgailuan dago. Gainera, hidrogenoak eta oxigenoak ur kantitate txiki bat hartu behar dute sistematik irtetean. Ur-kontsumo txikia duten ekipoek 1L/Nm³ H2 kontsumitu dezakete, eta ekipo handiagoek, berriz, 0,9L/Nm³ H2-ra murriztu dezakete. Sistemak etengabe ur gordina hornitzen du, eta horrek likido alkalinoaren mailaren eta kontzentrazioaren egonkortasuna mantentzen du. Gainera, erreakzionatutako ura garaiz hornitu dezake, disoluzio alkalinoaren kontzentrazioa mantentzeko.
- Transformadore zuzentzaile sistema
Sistema hau batez ere bi gailuz osatuta dago, transformadore batez eta zuzentzaile-kabinete batez. Bere funtzio nagusia aurrealdeko jabeak emandako 10/35 KV-ko korronte alternoa zelula elektrolitikoak behar duen korronte zuzen bihurtzea da, eta zelula elektrolitikoari korronte zuzena ematea. Hornitutako korrontearen zati bat ur molekulak zuzenean hidrogeno eta oxigenoan deskonposatzeko erabiltzen da, eta beste zatiak beroa sortzen du, eta bero hori hozte-uraren bidez hozte-sistema alkalinoak egiten du.
Transformadore gehienak olio motakoak dira. Barrualdean edo ontzi baten barruan jartzen badira, transformadore lehorrak erabil daitezke. Ura elektrolitikoki hidrogenoa ekoizteko ekipoetarako erabiltzen diren transformadoreak transformadore bereziak dira, zelula elektrolitiko bakoitzaren datuen arabera egokitu behar direnak, beraz, ekipamendu pertsonalizatuak dira.
Gaur egun, gehien erabiltzen den zuzentzaile-kabinetea tiristorea da, eta ekipamendu-fabrikatzaileek onartzen dute erabilera-denbora luzea, egonkortasun handia eta prezio baxua dituelako. Hala ere, eskala handiko ekipamenduak energia berriztagarrietara egokitu behar direnez, tiristorezko zuzentzaile-kabineteen bihurketa-eraginkortasuna nahiko baxua da. Gaur egun, hainbat zuzentzaile-kabinete-fabrikatzailek IGBT zuzentzaile-kabinete berriak erabiltzen saiatzen ari dira. IGBT oso ohikoa da dagoeneko beste industria batzuetan, hala nola haize-energian, eta uste da IGBT zuzentzaile-kabineteek garapen handia izango dutela etorkizunean.
- Banaketa-kabinete sistema
Banaketa-kabinetea batez ere hidrogenoa eta oxigenoa bereizteko eta arazteko sistemako motorrak dituzten hainbat osagairi energia emateko erabiltzen da, ur elektrolitikoaren hidrogenoa ekoizteko ekipoaren atzean, 400V-ko edo normalean 380V-ko ekipoa barne. Ekipamenduak hidrogenoa eta oxigenoa bereizteko egituran dagoen zirkulazio-ponpa alkalinoa eta sistema osagarrian dagoen ur-konponketa barne hartzen ditu; lehortze- eta arazketa-sistemako berogailu-kableen energia-iturriak, baita sistema osoarentzat beharrezkoak diren sistema osagarriak ere, hala nola ur puruko makinak, hozkailuak, aire-konpresoreak, hozte-dorreak eta atzeko hidrogeno-konpresoreak, hidrogenazio-makinak, etab., estazio osoko argiztapen, monitorizazio eta beste sistemetarako energia-iturria ere barne hartzen du.
- Control sistema
Kontrol sistemak PLC kontrol automatikoa ezartzen du. PLCak, oro har, Siemens 1200 edo 1500 erabiltzen du, eta ukipen-pantaila batekin hornituta dago, gizaki-makina interakzio interfazearekin. Ekipamenduaren sistema bakoitzaren funtzionamendua eta parametroen bistaratzea, baita kontrol logikaren bistaratzea ere, ukipen-pantailan egiten dira.
5. Alkali soluzio zirkulazio sistema
Sistema honek, batez ere, ekipamendu nagusi hauek ditu:
Hidrogeno eta oxigeno bereizgailua – Alkali disoluzio zirkulazio ponpa – Balbula – Alkali disoluzio iragazkia – Zelula elektrolitikoa
Prozesu nagusia honako hau da: hidrogeno eta oxigenoarekin nahastutako disoluzio alkalinoa gas-likido bereizgailuak bereizten du eta disoluzio alkalinoaren zirkulazio-ponpara errefluxatzen da. Hidrogeno bereizgailua eta oxigeno bereizgailua hemen konektatuta daude, eta disoluzio alkalinoaren zirkulazio-ponpak errefluxatutako disoluzio alkalinoa balbulara eta atzeko aldean dagoen disoluzio alkalinoaren iragazkira zirkulatzen du. Iragazkiak ezpurutasun handiak iragazi ondoren, disoluzio alkalinoa zelula elektrolitikoaren barrualdera zirkulatzen da.
6. Hidrogeno sistema
Hidrogeno gasa katodoaren elektrodoaren aldetik sortzen da eta bereizgailura iristen da disoluzio alkalinoaren zirkulazio-sistemarekin batera. Bereizgailuaren barruan, hidrogeno gasa nahiko arina da eta modu naturalean bereizten da disoluzio alkalinotik, bereizgailuaren goiko aldera iritsiz. Ondoren, hodietatik igarotzen da gehiago bereizteko, hozteko urak hozten du eta tanta-biltzaile batek biltzen du % 99 inguruko purutasuna lortzeko, atzeko lehortze eta arazketa sistemara iritsi aurretik.
Ebakuazioa: Hidrogeno gasaren ebakuazioa batez ere abiarazteko eta itzaltzeko aldietan, funtzionamendu anormaletan edo purutasuna estandarrak betetzen ez dituenean erabiltzen da, baita arazoak konpontzeko ere.
7. Oxigeno sistema
Oxigenoaren bidea hidrogenoarenaren antzekoa da, baina bereizgailu desberdinetan egiten da.
Hustutzea: Gaur egun, proiektu gehienek oxigenoa hustutzeko metodoa erabiltzen dute.
Erabilera: Oxigenoaren erabilera-balioa proiektu berezietan bakarrik da esanguratsua, hala nola hidrogenoa eta oxigeno purua erabil ditzaketen aplikazioetan, hala nola zuntz optikoko fabrikatzaileetan. Oxigenoaren erabilerarako espazioa gorde duten proiektu handi batzuk ere badaude. Atzeko aplikazio-eszenatokiak oxigeno likidoa lehortu eta arazteko ekoizpenerako edo oxigeno medikoa sakabanaketa-sistemen bidez ekoizteko dira. Hala ere, erabilera-eszenatoki hauen zehaztasuna oraindik berretsi behar da.
8. Hozteko uraren sistema
Uraren elektrolisi prozesua erreakzio endotermikoa da, eta hidrogenoa ekoizteko prozesua energia elektrikoz hornitu behar da. Hala ere, uraren elektrolisi prozesuan kontsumitzen den energia elektrikoak uraren elektrolisi erreakzioaren bero-xurgapen teorikoa gainditzen du. Beste era batera esanda, elektrolisi-zelulan erabiltzen den elektrizitatearen zati bat bero bihurtzen da, eta hori batez ere hasieran disoluzio alkalinoaren zirkulazio-sistema berotzeko erabiltzen da, disoluzio alkalinoaren tenperatura ekipamendurako beharrezko 90 ± 5 ℃-ko tenperatura-tartera igoz. Elektrolisi-zelulak tenperatura nominala lortu ondoren funtzionatzen jarraitzen badu, sortutako beroa hozte-uraz egin behar da elektrolisi-erreakzio-eremuaren tenperatura normala mantentzeko. Elektrolisi-erreakzio-eremuko tenperatura altuak energia-kontsumoa murriztu dezake, baina tenperatura altuegia bada, elektrolisi-ganberaren diafragma kaltetuko da, eta horrek kaltegarria izango da ekipamenduaren epe luzerako funtzionamendurako ere.
Gailu honen funtzionamendu-tenperatura optimoa 95 ℃-tan mantendu behar da gehienez. Horrez gain, sortutako hidrogenoa eta oxigenoa hoztu eta hezetasunik gabe garbitu behar dira, eta urarekin hoztutako tiristore-zuzentzaile gailuak beharrezko hozte-hodiak ere baditu.
Ekipamendu handien ponpa-gorputzak hozte-uraren parte-hartzea ere behar du.
- Nitrogeno betegarri eta nitrogeno garbiketa sistema
Gailua arakatu eta erabili aurretik, nitrogenoaren estankotasun-proba egin behar zaio sistemari. Abiarazte normala baino lehen, sistemaren gas-fasea nitrogenoz garbitu behar da, hidrogenoaren eta oxigenoaren bi aldeetako gas-faseko espazioko gasa sukoi eta lehergailuen eremutik urrun dagoela ziurtatzeko.
Ekipoa itzali ondoren, kontrol sistemak automatikoki presioa mantenduko du eta hidrogeno eta oxigeno kopuru jakin bat atxikiko du sistemaren barruan. Abiaraztean presioa oraindik badago, ez dago purgatze-ekintzarik egin beharrik. Hala ere, presioa guztiz arintzen bada, nitrogeno-purgatze-ekintza berriro egin behar da.
- Hidrogenoaren lehortze (arazketa) sistema (aukerakoa)
Uraren elektrolisitik prestatutako hidrogeno gasa lehorgailu paralelo baten bidez deshumidifikatzen da, eta azkenik nikel hodi sinterizatu baten bidez arazten da hidrogeno gas lehorra lortzeko. Erabiltzailearen hidrogeno produktuaren beharren arabera, sistemak arazketa gailu bat gehi dezake, paladio platino bimetaliko desoxigenazio katalitikoa erabiltzen duena arazketarako.
Uraren elektrolisi bidezko hidrogenoa ekoizteko unitateak sortutako hidrogenoa hidrogenoa arazteko unitatera bidaltzen da buffer depositu baten bidez.
Hidrogeno gasa lehenik desoxigenazio dorre batetik igarotzen da, eta katalizatzaile baten eraginez, hidrogeno gaseko oxigenoak hidrogeno gasarekin erreakzionatzen du ura sortzeko.
Erreakzio-formula: 2H2+O2 2H2O.
Ondoren, hidrogeno gasa hidrogeno kondentsadore batetik igarotzen da (honek gasa hozten du ur-lurruna uretan kondentsatzeko, eta hau automatikoki sistematik kanpora isurtzen da kolektore baten bidez) eta adsorzio-dorrera sartzen da.
Argitaratze data: 2024ko abenduak 3
