अल्कलाइन इलेक्ट्रोलिसिस वॉटर सिस्टमचे तपशीलवार स्पष्टीकरण

इलेक्ट्रोलाइटिकहायड्रोजनउत्पादन युनिटमध्ये पाणी इलेक्ट्रोलिसिसचा संपूर्ण संच समाविष्ट आहेहायड्रोजनउत्पादन उपकरणे, मुख्य उपकरणांसह:

1. इलेक्ट्रोलाइटिक सेल

2. गॅस द्रव पृथक्करण साधन

3. कोरडे आणि शुद्धीकरण प्रणाली

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

5. सहाय्यक प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने समाविष्ट आहे: अल्कली सोल्यूशन टाकी, कच्च्या मालाची पाण्याची टाकी, मेक-अप वॉटर पंप, नायट्रोजन सिलेंडर/बसबार, इ./ 6. उपकरणांच्या एकूण सहाय्यक प्रणालीमध्ये हे समाविष्ट आहे: शुद्ध पाण्याचे मशीन, चिलर टॉवर, चिलर, एअर कंप्रेसर इ

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

डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया आणि स्टोरेजच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी सिस्टमचा दबाव दबाव नियंत्रण प्रणाली आणि विभेदक दाब नियंत्रण प्रणालीद्वारे नियंत्रित केला जातो.

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे उत्पादित हायड्रोजनमध्ये उच्च शुद्धता आणि कमी अशुद्धता यांचे फायदे आहेत. सामान्यतः, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे तयार होणाऱ्या हायड्रोजन वायूमधील अशुद्धता फक्त ऑक्सिजन आणि पाणी असते, इतर कोणतेही घटक नसतात (जे काही उत्प्रेरकांचे विषबाधा टाळू शकतात). हे उच्च-शुद्धता हायड्रोजन वायू तयार करण्यासाठी सोयी प्रदान करते आणि शुद्ध वायू इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड औद्योगिक वायूंच्या मानकांची पूर्तता करू शकतात.

हायड्रोजन उत्पादन युनिटद्वारे उत्पादित हायड्रोजन प्रणालीचा कार्य दाब स्थिर करण्यासाठी आणि हायड्रोजनमधून मुक्त पाणी काढून टाकण्यासाठी बफर टाकीमधून जातो.

हायड्रोजन शुद्धीकरण यंत्रात प्रवेश केल्यानंतर, हायड्रोजनमधून ऑक्सिजन, पाणी आणि इतर अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी उत्प्रेरक प्रतिक्रिया आणि आण्विक चाळणी शोषणाच्या तत्त्वांचा वापर करून, वॉटर इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे उत्पादित हायड्रोजन आणखी शुद्ध केले जाते.

उपकरणे वास्तविक परिस्थितीनुसार स्वयंचलित हायड्रोजन उत्पादन समायोजन प्रणाली सेट करू शकतात. गॅस लोडमधील बदलांमुळे हायड्रोजन स्टोरेज टाकीच्या दाबात चढ-उतार होईल. स्टोरेज टँकवर स्थापित केलेला प्रेशर ट्रान्समीटर मूळ सेट मूल्याशी तुलना करण्यासाठी PLC ला 4-20mA सिग्नल आउटपुट करेल आणि व्यस्त परिवर्तन आणि PID गणना केल्यानंतर, रेक्टिफायर कॅबिनेटमध्ये 20-4mA सिग्नल आउटपुट करेल. इलेक्ट्रोलिसिस करंट, ज्यामुळे हायड्रोजन लोडमधील बदलांनुसार हायड्रोजन उत्पादनाचे स्वयंचलित समायोजन करण्याचा हेतू साध्य होतो.

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे हायड्रोजन उत्पादनाच्या प्रक्रियेतील एकमेव प्रतिक्रिया म्हणजे पाणी (H2O), ज्याला पाण्याची भरपाई पंपाद्वारे कच्च्या पाण्याने सतत पुरवठा करणे आवश्यक आहे. भरपाईची स्थिती हायड्रोजन किंवा ऑक्सिजन विभाजकावर स्थित आहे. याव्यतिरिक्त, सिस्टम सोडताना हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनला थोडेसे पाणी काढून टाकणे आवश्यक आहे. कमी पाणी वापरणारी उपकरणे 1L/Nm ³ H2 वापरू शकतात, तर मोठी उपकरणे ते 0.9L/Nm ³ H2 पर्यंत कमी करू शकतात. प्रणाली सतत कच्चे पाणी पुन्हा भरते, जे अल्कधर्मी द्रव पातळी आणि एकाग्रतेची स्थिरता राखू शकते. क्षारीय द्रावणाची एकाग्रता राखण्यासाठी ते वेळेवर प्रतिक्रिया केलेले पाणी पुन्हा भरू शकते.

1. ट्रान्सफॉर्मर रेक्टिफायर सिस्टम

या प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने दोन उपकरणे असतात, एक ट्रान्सफॉर्मर आणि एक रेक्टिफायर कॅबिनेट. त्याचे मुख्य कार्य म्हणजे फ्रंट-एंड मालकाद्वारे प्रदान केलेल्या 10/35KV AC पॉवरला इलेक्ट्रोलाइटिक सेलला आवश्यक असलेल्या DC पॉवरमध्ये रूपांतरित करणे आणि इलेक्ट्रोलाइटिक सेलला DC पॉवर पुरवठा करणे. पुरवलेल्या उर्जेचा काही भाग पाण्याचे रेणू थेट हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये विघटित करण्यासाठी वापरला जातो आणि दुसरा भाग उष्णता निर्माण करतो, जी अल्कली कूलरद्वारे थंड पाण्याद्वारे चालविली जाते.

बहुतेक ट्रान्सफॉर्मर तेल प्रकारचे असतात. घरामध्ये किंवा कंटेनरच्या आत ठेवल्यास, कोरड्या प्रकारचे ट्रान्सफॉर्मर वापरले जाऊ शकतात. इलेक्ट्रोलाइटिक वॉटर हायड्रोजन उत्पादन उपकरणांसाठी वापरलेले ट्रान्सफॉर्मर हे विशेष ट्रान्सफॉर्मर आहेत जे प्रत्येक इलेक्ट्रोलाइटिक सेलच्या डेटानुसार जुळले पाहिजेत, म्हणून ते सानुकूलित उपकरणे आहेत.

सध्या, सर्वात सामान्यतः वापरले जाणारे रेक्टिफायर कॅबिनेट हे थायरिस्टर प्रकार आहे, जे त्याच्या दीर्घ वापराच्या वेळेमुळे, उच्च स्थिरता आणि कमी किंमतीमुळे उपकरण उत्पादकांद्वारे समर्थित आहे. तथापि, मोठ्या प्रमाणातील उपकरणे फ्रंट-एंड नूतनीकरणक्षम उर्जेशी जुळवून घेण्याची आवश्यकता असल्यामुळे, थायरिस्टर रेक्टिफायर कॅबिनेटची रूपांतरण कार्यक्षमता तुलनेने कमी आहे. सध्या, विविध रेक्टिफायर कॅबिनेट उत्पादक नवीन IGBT रेक्टिफायर कॅबिनेट स्वीकारण्याचा प्रयत्न करत आहेत. पवन उर्जा सारख्या इतर उद्योगांमध्ये IGBT आधीच खूप सामान्य आहे आणि असे मानले जाते की IGBT रेक्टिफायर कॅबिनेट भविष्यात लक्षणीय विकास करेल.

1. वितरण कॅबिनेट प्रणाली

वितरण कॅबिनेटचा वापर प्रामुख्याने 400V किंवा सामान्यतः 380V उपकरण म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या इलेक्ट्रोलाइटिक वॉटर हायड्रोजन उत्पादन उपकरणांमागील हायड्रोजन ऑक्सिजन पृथक्करण आणि शुद्धीकरण प्रणालीमधील मोटर्ससह विविध घटकांना वीज पुरवण्यासाठी केला जातो. उपकरणांमध्ये हायड्रोजन ऑक्सिजन पृथक्करण फ्रेमवर्कमधील अल्कली अभिसरण पंप आणि सहायक प्रणालीमध्ये मेक-अप वॉटर पंप समाविष्ट आहे; कोरडे आणि शुद्धीकरण यंत्रणेतील हीटिंग वायर्ससाठी वीज पुरवठा, तसेच संपूर्ण यंत्रणेसाठी आवश्यक असलेल्या सहाय्यक प्रणाली जसे की शुद्ध पाण्याची मशीन, चिलर, एअर कंप्रेसर, कूलिंग टॉवर आणि बॅक-एंड हायड्रोजन कंप्रेसर, हायड्रोजनेशन मशीन इ. ., संपूर्ण स्टेशनच्या प्रकाशयोजना, देखरेख आणि इतर यंत्रणांसाठी वीज पुरवठा देखील समाविष्ट करते.

1. Cऑनट्रोl प्रणाली

नियंत्रण प्रणाली पीएलसी स्वयंचलित नियंत्रण लागू करते. PLC साधारणपणे Siemens 1200 किंवा 1500 चा अवलंब करते आणि मानवी-मशीन संवाद इंटरफेस टच स्क्रीनसह सुसज्ज आहे. उपकरणांच्या प्रत्येक प्रणालीचे ऑपरेशन आणि पॅरामीटर डिस्प्ले तसेच कंट्रोल लॉजिकचे प्रदर्शन टच स्क्रीनवर जाणवते.

5. अल्कली द्रावण अभिसरण प्रणाली

या प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने खालील मुख्य उपकरणे समाविष्ट आहेत:

हायड्रोजन ऑक्सिजन विभाजक - अल्कली सोल्यूशन अभिसरण पंप - वाल्व - अल्कली सोल्यूशन फिल्टर - इलेक्ट्रोलाइटिक सेल

मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: हायड्रोजन ऑक्सिजन विभाजकामध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनसह मिश्रित अल्कधर्मी द्रावण गॅस-द्रव विभाजकाद्वारे वेगळे केले जाते आणि क्षारीय द्रावण अभिसरण पंपमध्ये रिफ्लक्स केले जाते. हायड्रोजन विभाजक आणि ऑक्सिजन विभाजक येथे जोडलेले आहेत, आणि क्षारीय द्रावण अभिसरण पंप रिफ्लक्स केलेले क्षारीय द्रावण वाल्वमध्ये फिरवते आणि मागील बाजूस अल्कधर्मी द्रावण फिल्टर करते. फिल्टर मोठ्या अशुद्धता फिल्टर केल्यानंतर, अल्कधर्मी द्रावण इलेक्ट्रोलाइटिक सेलच्या आतील भागात प्रसारित केले जाते.

6.हायड्रोजन प्रणाली

हायड्रोजन वायू कॅथोड इलेक्ट्रोडच्या बाजूने तयार होतो आणि अल्कधर्मी द्रावण अभिसरण प्रणालीसह विभाजकापर्यंत पोहोचतो. विभाजकाच्या आत, हायड्रोजन वायू तुलनेने हलका असतो आणि नैसर्गिकरित्या अल्कधर्मी द्रावणापासून विभक्त होतो, विभाजकाच्या वरच्या भागापर्यंत पोहोचतो. नंतर, ते पुढील विभक्तीसाठी पाइपलाइनमधून जाते, थंड पाण्याने थंड केले जाते आणि बॅक-एंड कोरडे आणि शुद्धीकरण प्रणालीपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी सुमारे 99% शुद्धता प्राप्त करण्यासाठी ड्रिप कॅचरद्वारे गोळा केले जाते.

इव्हॅक्युएशन: हायड्रोजन वायूचे निर्वासन प्रामुख्याने स्टार्ट-अप आणि शटडाउन कालावधी, असामान्य ऑपरेशन्स किंवा जेव्हा शुद्धता मानकांची पूर्तता करत नाही, तसेच समस्यानिवारणासाठी वापरली जाते.

7. ऑक्सिजन प्रणाली

ऑक्सिजनचा मार्ग हा हायड्रोजनसारखाच असतो, त्याशिवाय तो वेगवेगळ्या विभाजकांमध्ये चालतो.

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

उपयोग: ऑक्सिजनचे उपयोग मूल्य केवळ विशेष प्रकल्पांमध्येच अर्थपूर्ण आहे, जसे की हायड्रोजन आणि उच्च-शुद्धता ऑक्सिजन दोन्ही वापरू शकतात, जसे की फायबर ऑप्टिक उत्पादक. ऑक्सिजनच्या वापरासाठी जागा राखून ठेवणारे काही मोठे प्रकल्पही आहेत. बॅकएंड ऍप्लिकेशन परिस्थिती कोरडे आणि शुद्धीकरणानंतर द्रव ऑक्सिजनच्या निर्मितीसाठी किंवा फैलाव प्रणालीद्वारे वैद्यकीय ऑक्सिजनसाठी आहेत. तथापि, या उपयोगाच्या परिस्थितीच्या अचूकतेला अजून पुष्टीकरण आवश्यक आहे.

8. कूलिंग वॉटर सिस्टम

पाण्याची इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया ही एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया आहे आणि हायड्रोजन उत्पादन प्रक्रियेला विद्युत उर्जेचा पुरवठा करणे आवश्यक आहे. तथापि, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियेत वापरण्यात येणारी विद्युत ऊर्जा ही पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रियेच्या सैद्धांतिक उष्णता शोषणापेक्षा जास्त आहे. दुसऱ्या शब्दांत, इलेक्ट्रोलिसिस सेलमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या विजेचा एक भाग उष्णतेमध्ये रूपांतरित केला जातो, ज्याचा वापर प्रामुख्याने क्षारीय द्रावण अभिसरण प्रणालीला सुरवातीला गरम करण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे क्षारीय द्रावणाचे तापमान आवश्यक तापमान श्रेणी 90 ± 5 पर्यंत वाढते. उपकरणांसाठी ℃. रेट केलेल्या तापमानापर्यंत पोहोचल्यानंतर इलेक्ट्रोलिसिस सेल कार्यरत राहिल्यास, इलेक्ट्रोलिसिस रिॲक्शन झोनचे सामान्य तापमान राखण्यासाठी व्युत्पन्न उष्णता थंड पाण्याने चालविली जाणे आवश्यक आहे. इलेक्ट्रोलिसिस रिॲक्शन झोनमधील उच्च तापमानामुळे ऊर्जेचा वापर कमी होऊ शकतो, परंतु जर तापमान खूप जास्त असेल, तर इलेक्ट्रोलिसिस चेंबरच्या डायाफ्रामचे नुकसान होईल, जे उपकरणांच्या दीर्घकालीन ऑपरेशनसाठी देखील हानिकारक असेल.

या उपकरणासाठी इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान 95 ℃ पेक्षा जास्त राखले जाणे आवश्यक आहे. याशिवाय, तयार होणारे हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन देखील थंड आणि डिह्युमिडिफाइड करणे आवश्यक आहे आणि वॉटर-कूल्ड थायरिस्टर रेक्टिफायर डिव्हाइस देखील आवश्यक शीतलक पाइपलाइनसह सुसज्ज आहे.

मोठ्या उपकरणांच्या पंप बॉडीला देखील थंड पाण्याचा सहभाग आवश्यक असतो.

1. नायट्रोजन भरणे आणि नायट्रोजन शुद्धीकरण प्रणाली

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

उपकरणे बंद केल्यानंतर, नियंत्रण प्रणाली आपोआप दबाव राखेल आणि सिस्टममध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनची विशिष्ट मात्रा राखून ठेवेल. स्टार्टअप दरम्यान दबाव अजूनही उपस्थित असल्यास, शुद्धीकरण क्रिया करण्याची आवश्यकता नाही. तथापि, दाब पूर्णपणे कमी झाल्यास, नायट्रोजन शुद्धीकरण क्रिया पुन्हा करणे आवश्यक आहे.

1. हायड्रोजन कोरडे (शुद्धीकरण) प्रणाली (पर्यायी)

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसमधून तयार केलेला हायड्रोजन वायू समांतर ड्रायरने निर्ह्युमिडिफाय केला जातो आणि शेवटी कोरडा हायड्रोजन वायू मिळविण्यासाठी सिंटर्ड निकेल ट्यूब फिल्टरद्वारे शुद्ध केला जातो. उत्पादन हायड्रोजनसाठी वापरकर्त्याच्या आवश्यकतांनुसार, सिस्टम शुद्धीकरण उपकरण जोडू शकते, जे शुद्धीकरणासाठी पॅलेडियम प्लॅटिनम बायमेटेलिक उत्प्रेरक डीऑक्सीजनेशन वापरते.

वॉटर इलेक्ट्रोलिसिस हायड्रोजन उत्पादन युनिटद्वारे तयार केलेला हायड्रोजन बफर टाकीद्वारे हायड्रोजन शुद्धीकरण युनिटकडे पाठविला जातो.

हायड्रोजन वायू प्रथम डीऑक्सीजनेशन टॉवरमधून जातो आणि उत्प्रेरकाच्या कृती अंतर्गत, हायड्रोजन वायूमधील ऑक्सिजन हायड्रोजन वायूशी अभिक्रिया करून पाणी तयार करतो.

प्रतिक्रिया सूत्र: 2H2+O2 2H2O.

त्यानंतर, हायड्रोजन वायू हायड्रोजन कंडेन्सरमधून जातो (ज्यामुळे पाण्याची वाफ पाण्यात घट्ट करण्यासाठी गॅस थंड होतो, जो कलेक्टरद्वारे सिस्टमच्या बाहेर स्वयंचलितपणे सोडला जातो) आणि शोषण टॉवरमध्ये प्रवेश करतो.