अल्कधर्मी इलेक्ट्रोलिसिस पाण्याच्या प्रणालीचे तपशीलवार स्पष्टीकरण

इलेक्ट्रोलाइटिकहायड्रोजनउत्पादन युनिटमध्ये पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसचा संपूर्ण संच समाविष्ट आहेहायड्रोजनउत्पादन उपकरणे, ज्यामध्ये मुख्य उपकरणे समाविष्ट आहेत:

१. इलेक्ट्रोलाइटिक पेशी

२. गॅस द्रव वेगळे करण्याचे उपकरण

३. वाळवणे आणि शुद्धीकरण प्रणाली

४. इलेक्ट्रिकल भागामध्ये हे समाविष्ट आहे: ट्रान्सफॉर्मर, रेक्टिफायर कॅबिनेट, पीएलसी कंट्रोल कॅबिनेट, इन्स्ट्रुमेंट कॅबिनेट, डिस्ट्रिब्युशन कॅबिनेट, अप्पर कॉम्प्युटर इ.

५. सहाय्यक प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने समाविष्ट आहे: अल्कली द्रावण टाकी, कच्च्या मालाची पाण्याची टाकी, मेक-अप वॉटर पंप, नायट्रोजन सिलेंडर/बसबार, इ. ६. उपकरणांच्या एकूण सहाय्यक प्रणालीमध्ये समाविष्ट आहे: शुद्ध पाण्याचे मशीन, चिलर टॉवर, चिलर, एअर कॉम्प्रेसर, इ.

हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन कूलर, आणि नियंत्रण प्रणालीच्या नियंत्रणाखाली बाहेर पाठवण्यापूर्वी पाणी ड्रिप ट्रॅपद्वारे गोळा केले जाते; इलेक्ट्रोलाइटमधून जातोहायड्रोजनआणि ऑक्सिजन अल्कली फिल्टर, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन अल्कली कूलर अनुक्रमे अभिसरण पंपच्या कृती अंतर्गत येतात आणि नंतर पुढील इलेक्ट्रोलिसिससाठी इलेक्ट्रोलाइटिक सेलमध्ये परत येतात.

प्रवाहातील प्रक्रिया आणि साठवणुकीच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, प्रणालीचा दाब दाब नियंत्रण प्रणाली आणि विभेदक दाब नियंत्रण प्रणालीद्वारे नियंत्रित केला जातो.

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे तयार होणाऱ्या हायड्रोजनमध्ये उच्च शुद्धता आणि कमी अशुद्धता हे फायदे आहेत. सहसा, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे तयार होणाऱ्या हायड्रोजन वायूमधील अशुद्धता फक्त ऑक्सिजन आणि पाणी असते, इतर कोणतेही घटक नसतात (जे विशिष्ट उत्प्रेरकांचे विषबाधा टाळू शकतात). यामुळे उच्च-शुद्धता हायड्रोजन वायू तयार करण्याची सोय होते आणि शुद्ध केलेला वायू इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड औद्योगिक वायूंच्या मानकांची पूर्तता करू शकतो.

हायड्रोजन उत्पादन युनिटद्वारे उत्पादित होणारा हायड्रोजन सिस्टमचा कार्यरत दाब स्थिर करण्यासाठी आणि हायड्रोजनमधून मुक्त पाणी काढून टाकण्यासाठी बफर टँकमधून जातो.

हायड्रोजन शुद्धीकरण उपकरणात प्रवेश केल्यानंतर, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे तयार होणारे हायड्रोजन अधिक शुद्ध केले जाते, उत्प्रेरक अभिक्रिया आणि आण्विक चाळणी शोषणाच्या तत्त्वांचा वापर करून हायड्रोजनमधून ऑक्सिजन, पाणी आणि इतर अशुद्धता काढून टाकल्या जातात.

ही उपकरणे प्रत्यक्ष परिस्थितीनुसार स्वयंचलित हायड्रोजन उत्पादन समायोजन प्रणाली स्थापित करू शकतात. गॅस लोडमधील बदलांमुळे हायड्रोजन स्टोरेज टँकच्या दाबात चढ-उतार होतील. स्टोरेज टँकवर बसवलेला प्रेशर ट्रान्समीटर मूळ सेट मूल्याशी तुलना करण्यासाठी PLC ला 4-20mA सिग्नल आउटपुट करेल आणि उलट परिवर्तन आणि PID गणना केल्यानंतर, इलेक्ट्रोलिसिस करंटचा आकार समायोजित करण्यासाठी रेक्टिफायर कॅबिनेटला 20-4mA सिग्नल आउटपुट करेल, ज्यामुळे हायड्रोजन लोडमधील बदलांनुसार हायड्रोजन उत्पादनाचे स्वयंचलित समायोजन करण्याचा उद्देश साध्य होईल.

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे हायड्रोजन उत्पादन प्रक्रियेत एकमेव अभिक्रिया म्हणजे पाणी (H2O), ज्याला पाणी भरपाई पंपद्वारे सतत कच्चे पाणी पुरवावे लागते. भरपाईची स्थिती हायड्रोजन किंवा ऑक्सिजन विभाजकावर असते. याव्यतिरिक्त, सिस्टममधून बाहेर पडताना हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनला थोडेसे पाणी काढून घ्यावे लागते. कमी पाण्याचा वापर असलेली उपकरणे 1L/Nm ³ H2 वापरू शकतात, तर मोठी उपकरणे ते 0.9L/Nm ³ H2 पर्यंत कमी करू शकतात. सिस्टम सतत कच्चे पाणी भरते, ज्यामुळे अल्कधर्मी द्रव पातळी आणि एकाग्रतेची स्थिरता राखता येते. अल्कधर्मी द्रावणाची एकाग्रता राखण्यासाठी ते वेळेवर प्रतिक्रिया केलेले पाणी देखील भरू शकते.

1. ट्रान्सफॉर्मर रेक्टिफायर सिस्टम

या प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने दोन उपकरणे असतात, एक ट्रान्सफॉर्मर आणि एक रेक्टिफायर कॅबिनेट. त्याचे मुख्य कार्य म्हणजे फ्रंट-एंड मालकाने पुरवलेली १०/३५ केव्ही एसी पॉवर इलेक्ट्रोलाइटिक सेलला आवश्यक असलेल्या डीसी पॉवरमध्ये रूपांतरित करणे आणि इलेक्ट्रोलाइटिक सेलला डीसी पॉवर पुरवणे. पुरवलेल्या पॉवरचा काही भाग पाण्याच्या रेणूंचे थेट हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये विघटन करण्यासाठी वापरला जातो आणि दुसरा भाग उष्णता निर्माण करतो, जो अल्कली कूलरद्वारे थंड पाण्याद्वारे वाहून नेला जातो.

बहुतेक ट्रान्सफॉर्मर तेलाचे असतात. जर ते आत किंवा कंटेनरमध्ये ठेवले तर ड्राय-टाइप ट्रान्सफॉर्मर वापरले जाऊ शकतात. इलेक्ट्रोलाइटिक वॉटर हायड्रोजन उत्पादन उपकरणांसाठी वापरले जाणारे ट्रान्सफॉर्मर हे विशेष ट्रान्सफॉर्मर आहेत जे प्रत्येक इलेक्ट्रोलाइटिक सेलच्या डेटानुसार जुळले पाहिजेत, म्हणून ते कस्टमाइज्ड उपकरणे आहेत.

सध्या, सर्वात जास्त वापरले जाणारे रेक्टिफायर कॅबिनेट हे थायरिस्टर प्रकार आहे, जे त्याच्या दीर्घ वापराच्या वेळेमुळे, उच्च स्थिरतेमुळे आणि कमी किमतीमुळे उपकरणे उत्पादकांकडून समर्थित आहे. तथापि, मोठ्या प्रमाणात उपकरणे फ्रंट-एंड अक्षय ऊर्जेशी जुळवून घेण्याची गरज असल्याने, थायरिस्टर रेक्टिफायर कॅबिनेटची रूपांतरण कार्यक्षमता तुलनेने कमी आहे. सध्या, विविध रेक्टिफायर कॅबिनेट उत्पादक नवीन IGBT रेक्टिफायर कॅबिनेट स्वीकारण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. पवन ऊर्जा सारख्या इतर उद्योगांमध्ये IGBT आधीच खूप सामान्य आहे आणि असे मानले जाते की भविष्यात IGBT रेक्टिफायर कॅबिनेटमध्ये लक्षणीय विकास होईल.

1. वितरण कॅबिनेट प्रणाली

डिस्ट्रिब्युशन कॅबिनेटचा वापर प्रामुख्याने इलेक्ट्रोलाइटिक वॉटर हायड्रोजन उत्पादन उपकरणांच्या मागे असलेल्या हायड्रोजन ऑक्सिजन पृथक्करण आणि शुद्धीकरण प्रणालीमध्ये मोटर्स असलेल्या विविध घटकांना वीज पुरवण्यासाठी केला जातो, ज्यामध्ये 400V किंवा सामान्यतः 380V उपकरणे समाविष्ट आहेत. उपकरणांमध्ये हायड्रोजन ऑक्सिजन पृथक्करण फ्रेमवर्कमध्ये अल्कली परिसंचरण पंप आणि सहाय्यक प्रणालीमध्ये मेक-अप वॉटर पंप समाविष्ट आहे; कोरडे आणि शुद्धीकरण प्रणालीमध्ये हीटिंग वायरसाठी वीज पुरवठा, तसेच शुद्ध पाण्याची मशीन, चिलर, एअर कॉम्प्रेसर, कूलिंग टॉवर आणि बॅक-एंड हायड्रोजन कॉम्प्रेसर, हायड्रोजनेशन मशीन इत्यादी संपूर्ण प्रणालीसाठी आवश्यक असलेल्या सहाय्यक प्रणालींमध्ये संपूर्ण स्टेशनच्या प्रकाशयोजना, देखरेख आणि इतर प्रणालींसाठी वीज पुरवठा देखील समाविष्ट आहे.

1. Cपरिचयl प्रणाली

नियंत्रण प्रणाली पीएलसी स्वयंचलित नियंत्रण लागू करते. पीएलसी सामान्यतः सीमेन्स १२०० किंवा १५०० स्वीकारते आणि मानवी-मशीन परस्परसंवाद इंटरफेस टच स्क्रीनने सुसज्ज असते. उपकरणाच्या प्रत्येक प्रणालीचे ऑपरेशन आणि पॅरामीटर डिस्प्ले तसेच नियंत्रण तर्काचे प्रदर्शन टच स्क्रीनवर साकारले जाते.

५. अल्कली द्रावण अभिसरण प्रणाली

या प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने खालील मुख्य उपकरणे समाविष्ट आहेत:

हायड्रोजन ऑक्सिजन विभाजक - अल्कली द्रावण परिसंचरण पंप - झडप - अल्कली द्रावण फिल्टर - इलेक्ट्रोलाइटिक सेल

मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: हायड्रोजन ऑक्सिजन सेपरेटरमध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये मिसळलेले अल्कधर्मी द्रावण वायू-द्रव विभाजक द्वारे वेगळे केले जाते आणि अल्कधर्मी द्रावण परिसंचरण पंपमध्ये रिफ्लक्स केले जाते. हायड्रोजन विभाजक आणि ऑक्सिजन विभाजक येथे जोडलेले आहेत आणि अल्कधर्मी द्रावण परिसंचरण पंप रिफ्लक्स केलेले अल्कधर्मी द्रावण व्हॉल्व्हमध्ये आणि मागील बाजूस अल्कधर्मी द्रावण फिल्टरमध्ये फिरवतो. फिल्टर मोठ्या अशुद्धता फिल्टर केल्यानंतर, अल्कधर्मी द्रावण इलेक्ट्रोलाइटिक पेशीच्या आतील भागात फिरवले जाते.

६.हायड्रोजन प्रणाली

कॅथोड इलेक्ट्रोडच्या बाजूने हायड्रोजन वायू तयार होतो आणि तो अल्कधर्मी द्रावणाच्या अभिसरण प्रणालीसह विभाजकापर्यंत पोहोचतो. विभाजकाच्या आत, हायड्रोजन वायू तुलनेने हलका असतो आणि नैसर्गिकरित्या अल्कधर्मी द्रावणापासून वेगळा होतो, विभाजकाच्या वरच्या भागात पोहोचतो. नंतर, तो पुढील विभाजकासाठी पाइपलाइनमधून जातो, थंड पाण्याने थंड केला जातो आणि ड्रिप कॅचरद्वारे गोळा केला जातो जेणेकरून बॅक-एंड ड्रायिंग आणि शुद्धीकरण प्रणालीपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी सुमारे 99% शुद्धता प्राप्त होते.

निर्वासन: हायड्रोजन वायूचे निर्वासन प्रामुख्याने स्टार्ट-अप आणि शटडाउन कालावधीत, असामान्य ऑपरेशन्समध्ये किंवा शुद्धता मानके पूर्ण करत नसताना तसेच समस्यानिवारणासाठी वापरले जाते.

७. ऑक्सिजन प्रणाली

ऑक्सिजनचा मार्ग हायड्रोजनसारखाच असतो, परंतु तो वेगवेगळ्या विभाजकांमध्ये केला जातो.

रिकामे करणे: सध्या, बहुतेक प्रकल्प ऑक्सिजन रिकामे करण्याची पद्धत वापरतात.

वापर: ऑक्सिजनचे वापर मूल्य केवळ विशेष प्रकल्पांमध्येच अर्थपूर्ण आहे, जसे की हायड्रोजन आणि उच्च-शुद्धता ऑक्सिजन दोन्ही वापरू शकणार्‍या अनुप्रयोगांमध्ये, जसे की फायबर ऑप्टिक उत्पादक. असे काही मोठे प्रकल्प देखील आहेत ज्यांनी ऑक्सिजनच्या वापरासाठी जागा राखीव ठेवली आहे. बॅकएंड अनुप्रयोग परिस्थिती कोरडे आणि शुद्धीकरणानंतर द्रव ऑक्सिजनच्या उत्पादनासाठी किंवा फैलाव प्रणालीद्वारे वैद्यकीय ऑक्सिजनसाठी आहेत. तथापि, या वापर परिस्थितींच्या अचूकतेसाठी अद्याप अधिक पुष्टीकरण आवश्यक आहे.

८. थंड पाण्याची व्यवस्था

पाण्याची इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया ही एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया आहे आणि हायड्रोजन उत्पादन प्रक्रियेला विद्युत उर्जेचा पुरवठा करावा लागतो. तथापि, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियेत वापरलेली विद्युत ऊर्जा पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिस अभिक्रियेच्या सैद्धांतिक उष्णता शोषणापेक्षा जास्त असते. दुसऱ्या शब्दांत, इलेक्ट्रोलिसिस सेलमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या विजेचा एक भाग उष्णतेमध्ये रूपांतरित होतो, जो प्रामुख्याने सुरुवातीला अल्कधर्मी द्रावण परिसंचरण प्रणाली गरम करण्यासाठी वापरला जातो, ज्यामुळे अल्कधर्मी द्रावणाचे तापमान उपकरणांसाठी आवश्यक 90 ± 5 ℃ तापमान श्रेणीपर्यंत वाढते. जर इलेक्ट्रोलिसिस सेल रेटेड तापमानापर्यंत पोहोचल्यानंतरही कार्यरत राहिला, तर इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया क्षेत्राचे सामान्य तापमान राखण्यासाठी निर्माण होणारी उष्णता थंड पाण्याने चालविली पाहिजे. इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया क्षेत्रातील उच्च तापमानामुळे ऊर्जेचा वापर कमी होऊ शकतो, परंतु जर तापमान खूप जास्त असेल तर इलेक्ट्रोलिसिस चेंबरचा डायाफ्राम खराब होईल, जो उपकरणांच्या दीर्घकालीन ऑपरेशनसाठी देखील हानिकारक असेल.

या उपकरणासाठी इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान 95 ℃ पेक्षा जास्त नसावे. याव्यतिरिक्त, निर्माण होणारे हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन देखील थंड आणि आर्द्रता कमी करणे आवश्यक आहे आणि वॉटर-कूल्ड थायरिस्टर रेक्टिफायर उपकरण आवश्यक कूलिंग पाइपलाइनने सुसज्ज आहे.

मोठ्या उपकरणांच्या पंप बॉडीला थंड पाण्याचा सहभाग देखील आवश्यक असतो.

1. नायट्रोजन भरणे आणि नायट्रोजन शुद्धीकरण प्रणाली

डिव्हाइस डीबगिंग आणि ऑपरेट करण्यापूर्वी, सिस्टमवर नायट्रोजन टाइटनेस चाचणी घेतली पाहिजे. सामान्य स्टार्टअपपूर्वी, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या दोन्ही बाजूंच्या गॅस फेज स्पेसमधील गॅस ज्वलनशील आणि स्फोटक श्रेणीपासून दूर आहे याची खात्री करण्यासाठी सिस्टमच्या गॅस फेजला नायट्रोजनने शुद्ध करणे देखील आवश्यक आहे.

उपकरणे बंद केल्यानंतर, नियंत्रण प्रणाली आपोआप दाब राखेल आणि सिस्टममध्ये विशिष्ट प्रमाणात हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन टिकवून ठेवेल. जर स्टार्टअप दरम्यान दबाव अजूनही असेल, तर शुद्धीकरण क्रिया करण्याची आवश्यकता नाही. तथापि, जर दाब पूर्णपणे कमी झाला असेल, तर पुन्हा नायट्रोजन शुद्धीकरण क्रिया करावी लागेल.

1. हायड्रोजन ड्रायिंग (शुद्धीकरण) प्रणाली (पर्यायी)

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसपासून तयार केलेला हायड्रोजन वायू समांतर ड्रायरद्वारे आर्द्रीकरण केला जातो आणि शेवटी कोरडा हायड्रोजन वायू मिळविण्यासाठी सिंटर केलेल्या निकेल ट्यूब फिल्टरद्वारे शुद्ध केला जातो. उत्पादन हायड्रोजनसाठी वापरकर्त्याच्या आवश्यकतांनुसार, सिस्टम शुद्धीकरण उपकरण जोडू शकते, जे शुद्धीकरणासाठी पॅलेडियम प्लॅटिनम बायमेटॅलिक कॅटॅलिटिक डीऑक्सिजनेशन वापरते.

वॉटर इलेक्ट्रोलिसिस हायड्रोजन उत्पादन युनिटद्वारे उत्पादित होणारा हायड्रोजन बफर टँकद्वारे हायड्रोजन शुद्धीकरण युनिटमध्ये पाठवला जातो.

हायड्रोजन वायू प्रथम डीऑक्सिजनेशन टॉवरमधून जातो आणि उत्प्रेरकाच्या कृती अंतर्गत, हायड्रोजन वायूमधील ऑक्सिजन हायड्रोजन वायूशी प्रतिक्रिया देऊन पाणी तयार करतो.

अभिक्रिया सूत्र: 2H2+O2 2H2O.

नंतर, हायड्रोजन वायू हायड्रोजन कंडेन्सरमधून जातो (जो वायूला थंड करून पाण्याची वाफ पाण्यात रूपांतरित करतो, जी कलेक्टरद्वारे सिस्टमच्या बाहेर आपोआप सोडली जाते) आणि शोषण टॉवरमध्ये प्रवेश करतो.