Шүлтлэг электролизер дахь устөрөгч ба шүлтийн эргэлт Устөрөгчийн электролизийн процесс

Шүлтлэг электролизерийн устөрөгч үйлдвэрлэх процесст электролизерийн чанараас гадна төхөөрөмжийг хэрхэн тогтвортой ажиллуулах вэ гэдэг нь чухал бөгөөд үүнд шүлтлэг бодисын эргэлтийн хэмжээ нь чухал нөлөө үзүүлдэг.

Саяхан Хятадын Аж Үйлдвэрийн Хийн Холбооны Устөрөгчийн Мэргэжлийн Хорооны Аюулгүй Үйлдвэрлэлийн Технологийн Солилцооны Хурал дээр Устөрөгчийн Усны Электролизийн Устөрөгчийн Үйл ажиллагаа, Засвар үйлчилгээний хөтөлбөрийн дарга Хуан Ли бодит туршилт, ашиглалт, засвар үйлчилгээний явцад устөрөгч болон шүлтлэгийн эргэлтийн хэмжээг тохируулах талаарх бидний туршлагаас хуваалцсан.

Дараах нь эх бичвэр юм.

———————

Үндэсний давхар нүүрстөрөгчийн стратегийн хүрээнд 25 жилийн турш устөрөгчийн үйлдвэрлэлд мэргэшсэн, устөрөгчийн эрчим хүчний салбарт анхлан оролцсон Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd нь электролизийн савны гүйлтийн зураг төсөл, тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх, электродын бүрэх, түүнчлэн электролизийн савны туршилт, ашиглалт, засвар үйлчилгээ зэрэг ногоон устөрөгчийн технологи, тоног төхөөрөмжийн хөгжлийг өргөжүүлж эхэлсэн.

НэгШүлтлэг электролизерийн ажиллах зарчим

Электролитоор дүүргэсэн электролизерээр шууд гүйдэл дамжуулах замаар усны молекулууд электродууд дээр электрохимийн урвалд орж, устөрөгч ба хүчилтөрөгч болгон задалдаг. Электролитийн дамжуулах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд ерөнхий электролит нь 30% калийн гидроксид эсвэл 25% натрийн гидроксидын концентрацитай усан уусмал юм.

Электролизжуулагч нь хэд хэдэн электролитийн эсээс бүрдэнэ. Электролизийн камер бүр нь катод, анод, диафрагм болон электролитоос бүрдэнэ. Диафрагмын гол үүрэг нь хийн нэвчилтээс урьдчилан сэргийлэх явдал юм. Электролизжуулагчийн доод хэсэгт нийтлэг оролт ба гаралтын нүх байдаг бөгөөд дээд хэсэгт нь шүлт ба окси-шүлтийн хий-шингэний холимог байдаг. Тодорхой хүчдэлийн тогтмол гүйдэл рүү дамждаг бөгөөд хүчдэл нь усны онолын задралын хүчдэл 1.23В ба дулааны саармаг хүчдэл 1.48В-аас давсан үед электрод ба шингэний зааг хооронд исэлдэн ангижрах урвал явагдаж, ус устөрөгч ба хүчилтөрөгч болж задардаг.

Хоёрдугаарт, шүлтлэг бодис хэрхэн эргэлддэг вэ?

1️⃣Устөрөгч, хүчилтөрөгчийн хажуугийн шүлтийн холимог мөчлөг

Энэ хэлбэрийн эргэлтэд шүлт нь устөрөгчийн ялгагч болон хүчилтөрөгчийн ялгагчийн ёроолд байрлах холбогч хоолойгоор дамжин шүлтлэг эргэлтийн насос руу орж, хөргөж, шүүсний дараа электролизерийн катод болон анодын камерт ордог. Холимог эргэлтийн давуу талууд нь энгийн бүтэц, богино процесс, бага өртөгтэй байдал, электролизерийн катод болон анодын камерт ижил хэмжээний шүлтлэг эргэлтийг хангах боломжтой; сул тал нь нэг талаас устөрөгч болон хүчилтөрөгчийн цэвэр байдалд нөлөөлж, нөгөө талаас устөрөгч-хүчилтөрөгчийн ялгагчийн түвшинг тохируулга хийхгүй болгож, устөрөгч-хүчилтөрөгчийн холилдох эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг. Одоогийн байдлаар шүлтлэг холих мөчлөгийн устөрөгч-хүчилтөрөгчийн тал нь хамгийн түгээмэл процесс юм.

2️⃣Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хажуугийн шүлтлэгийн тусдаа эргэлт

Энэ хэлбэрийн эргэлтэд хоёр шүлтлэг эргэлтийн насос, өөрөөр хэлбэл хоёр дотоод эргэлт шаардлагатай. Устөрөгчийн ялгагчийн ёроолд байрлах шүлтлэг нь устөрөгчийн талын эргэлтийн насосоор дамжин өнгөрч, хөргөж, шүүж, дараа нь электролизерийн катодын камерт ордог; хүчилтөрөгчийн ялгагчийн ёроолд байрлах шүлтлэг нь хүчилтөрөгчийн талын эргэлтийн насосоор дамжин хөргөж, шүүж, дараа нь электролизерийн анодын камерт ордог. Шүлтлэгийг бие даан эргэлтэд оруулахын давуу тал нь электролизоор үүссэн устөрөгч ба хүчилтөрөгч нь өндөр цэвэршилттэй тул устөрөгч ба хүчилтөрөгчийг холих эрсдэлээс зайлсхийх явдал юм; сул тал нь бүтэц, үйл явц нь нарийн төвөгтэй, өртөг өндөртэй бөгөөд хоёр талын насосны урсгалын хурд, даралт, чадал болон бусад параметрүүдийн тогтвортой байдлыг хангах шаардлагатай бөгөөд энэ нь үйл ажиллагааны нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлж, системийн хоёр талын тогтвортой байдлыг хянах шаардлагыг тавьдаг.

Шүлтлэгийн эргэлтийн урсгалын хурд нь электролитийн усаар устөрөгчийн үйлдвэрлэлд болон электролизийн ажиллагааны нөхцөлд үзүүлэх нөлөө.

1️⃣Шүлтлэг бодисын хэт их эргэлт

(1) Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цэвэршилтэд үзүүлэх нөлөө

Устөрөгч ба хүчилтөрөгч нь шүлтэнд тодорхой уусах чадвартай тул эргэлтийн эзэлхүүн хэт их байгаа тул ууссан устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн нийт хэмжээ нэмэгдэж, шүлттэй хамт танхим бүрт орж, электролизерийн гаралтын хэсэгт устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цэвэршилт буурахад хүргэдэг; эргэлтийн эзэлхүүн хэт их байгаа тул устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн шингэн ялгагчийн хадгалах хугацаа хэт богино, бүрэн тусгаарлагдаагүй хий нь шүлттэй хамт электролизерийн дотор талд буцаж орж ирдэг бөгөөд энэ нь электролизерийн электрохимийн урвалын үр ашиг, устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цэвэршилтэд нөлөөлж, цаашлаад энэ нь электролизер дэх электрохимийн урвалын үр ашиг, устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цэвэршилтэд нөлөөлж, устөрөгч ба хүчилтөрөгч цэвэршүүлэх төхөөрөмжийн дегидрогенжүүлэлт ба хүчилтөрөгчгүйжүүлэх чадварт нөлөөлж, устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цэвэршүүлэлтийн үр нөлөө муудаж, бүтээгдэхүүний чанарт нөлөөлдөг.

(2) Савны температурт үзүүлэх нөлөө

Шүлтлэг хөргөгчийн гаралтын температур өөрчлөгдөхгүй хэвээр байвал хэт их шүлтлэг урсгал нь электролизерээс илүү их дулааныг авч, савны температур буурч, хүчин чадал нэмэгдэхэд хүргэдэг.

(3) Гүйдэл ба хүчдэлд үзүүлэх нөлөө

Шүлтлэг бодисын хэт их эргэлт нь гүйдэл ба хүчдэлийн тогтвортой байдалд нөлөөлнө. Хэт их шингэний урсгал нь гүйдэл ба хүчдэлийн хэвийн хэлбэлзэлд саад учруулж, гүйдэл ба хүчдэлийг амархан тогтворжуулахгүй, шулуутгагч шүүгээ болон трансформаторын ажиллах нөхцөлд хэлбэлзэл үүсгэж, улмаар устөрөгчийн үйлдвэрлэл болон чанарт нөлөөлнө.

(4) Эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдэх

Шүлтлэг бодисын хэт их эргэлт нь эрчим хүчний хэрэглээг нэмэгдүүлэх, ашиглалтын зардлыг нэмэгдүүлэх, системийн эрчим хүчний үр ашгийг бууруулахад хүргэдэг. Голчлон туслах хөргөлтийн усны дотоод эргэлт болон шүршигч болон сэнсний гадаад эргэлт, хөргөлтийн усны ачаалал гэх мэт зүйлс нэмэгдэж, улмаар эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдэхийн хэрээр нийт эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгддэг.

(5) Тоног төхөөрөмжийн эвдрэлд хүргэх

Шүлтлэгийн хэт их эргэлт нь шүлтлэгийн эргэлтийн насосны ачааллыг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь электролизер дэх урсгалын хурд, даралт болон температурын хэлбэлзлийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь электролизер доторх электрод, диафрагм болон жийргэвчинд нөлөөлж, тоног төхөөрөмжийн эвдрэл, гэмтэл, засвар үйлчилгээний ажлын ачааллыг нэмэгдүүлдэг.

2️⃣Шөлний цусны эргэлт хэт бага

（1）Савны температурт үзүүлэх нөлөө

Эргэлтийн шүлтийн хэмжээ хангалтгүй үед электролизер дэх дулааныг цаг хугацаанд нь авч чадахгүй бөгөөд энэ нь температурыг нэмэгдүүлдэг. Өндөр температурын орчин нь хийн фаз дахь усны ханасан уурын даралтыг нэмэгдүүлж, усны агууламжийг нэмэгдүүлдэг. Хэрэв усыг хангалттай конденсацлах боломжгүй бол цэвэршүүлэх системийн ачааллыг нэмэгдүүлж, цэвэршүүлэх үр дүнд нөлөөлөхөөс гадна катализатор болон адсорбентын үр нөлөө, ашиглалтын хугацаанд нөлөөлнө.

(2) Диафрагмын амьдралд үзүүлэх нөлөө

Тасралтгүй өндөр температурын орчин нь диафрагмын хөгшрөлтийг хурдасгаж, гүйцэтгэлийг нь бууруулж, бүр хагарахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь диафрагмын хоёр талын устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн харилцан нэвчилтийг үүсгэж, устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цэвэр байдалд нөлөөлдөг. Харилцан нэвчилт нь доод хязгаарт ойртох үед дэлбэрэлтийн аюулын магадлал эрс нэмэгддэг. Үүний зэрэгцээ, тасралтгүй өндөр температур нь битүүмжлэлийн жийргэвчийг алдагдуулж, ашиглалтын хугацааг богиносгодог.

（3）Электродуудад үзүүлэх нөлөө

Хэрэв эргэлдэж буй шүлтлэг бодисын хэмжээ хэт бага байвал үүссэн хий нь электродын идэвхтэй төвөөс хурдан гарч чадахгүй бөгөөд электролизийн үр ашигт нөлөөлдөг; хэрэв электрод нь шүлтлэгтэй бүрэн холбогдож электрохимийн урвал явуулж чадахгүй бол хэсэгчилсэн цэнэг алдалт болон хуурай шаталт үүсч, катализаторын электрод руу урсах явцыг хурдасгана.

(4) Эсийн хүчдэлд үзүүлэх нөлөө

Электродын идэвхтэй төвд үүссэн устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн бөмбөлгийг цаг хугацаанд нь зайлуулж чадахгүй, электролит дахь ууссан хийн хэмжээ нэмэгдэж, жижиг камерын хүчдэл нэмэгдэж, цахилгаан зарцуулалт нэмэгддэг тул эргэлдэж буй шүлтийн хэмжээ хэтэрхий бага байдаг.

Шүлтлэг бодисын эргэлтийн оновчтой урсгалын хурдыг тодорхойлох дөрвөн арга

Дээрх асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд шүлтийн эргэлтийн системийг тогтмол шалгаж, хэвийн ажиллагааг хангах; электролизерийн эргэн тойронд дулаан тархалтын сайн нөхцлийг хадгалах; шаардлагатай бол шүлтийн эргэлтийн хэт их эсвэл хэт бага хэмжээ үүсэхээс зайлсхийхийн тулд электролизерийн ажиллагааны параметрүүдийг тохируулах зэрэг холбогдох арга хэмжээг авах шаардлагатай.

Шүлтлэгийн эргэлтийн оновчтой урсгалын хурдыг электролизерийн хэмжээ, камерын тоо, ажиллах даралт, урвалын температур, дулааны үүсэлт, шүлтийн концентраци, шүлтлэг хөргөгч, устөрөгч-хүчилтөрөгчийн ялгагч, гүйдлийн нягтрал, хийн цэвэршилт болон бусад шаардлага, тоног төхөөрөмж, хоолойн бат бөх чанар болон бусад хүчин зүйлс зэрэг электролизерийн тодорхой техникийн параметрүүд дээр үндэслэн тодорхойлох шаардлагатай.

Техникийн үзүүлэлтүүд Хэмжээ:

хэмжээ 4800x2240x2281мм

нийт жин 40700кг

Үр дүнтэй камерын хэмжээ 1830, камерын тоо 238

Электролизерийн гүйдлийн нягтрал 5000A/м²

Ашиглалтын даралт 1.6Mpa

урвалын температур 90℃±5℃

Электролизерийн бүтээгдэхүүний нэг багц устөрөгчийн эзэлхүүн 1300Нм³/цаг

Бүтээгдэхүүний хүчилтөрөгч 650Нм³/цаг

шууд гүйдэл n13100A, тогтмол гүйдлийн хүчдэл 480V

Шүлтлэг хөргөгч Φ700x4244мм

Дулаан солилцооны талбай 88.2м²

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн ялгагч Φ1300x3916мм

хүчилтөрөгчийн ялгагч Φ1300x3916мм

Калийн гидроксидын уусмалын концентраци 30%

Цэвэр усны эсэргүүцлийн утга >5MΩ·cm

Калийн гидроксидын уусмал ба электролизерийн хоорондын хамаарал:

Цэвэр усыг дамжуулагч болгож, устөрөгч болон хүчилтөрөгчийг ялгаруулж, дулааныг зайлуулна. Хөргөлтийн усны урсгалыг шүлтлэг температурыг хянахын тулд ашигладаг бөгөөд ингэснээр электролизерийн урвалын температур харьцангуй тогтвортой байх бөгөөд электролизерийн дулааны үүсэлт болон хөргөлтийн усны урсгалыг системийн дулааны тэнцвэрт тохируулан хамгийн сайн ажиллах нөхцөл, хамгийн их эрчим хүч хэмнэх ажиллагааны параметрүүдийг бий болгоно.

Бодит үйл ажиллагаан дээр үндэслэсэн:

Шүлтлэг бодисын эргэлтийн хэмжээг 60м³/цаг-т хянана,

Хөргөлтийн усны урсгал ойролцоогоор 95% -д нээгдэнэ

Электролизерийн урвалын температурыг бүрэн ачаалалтай үед 90°C-д хянадаг.

Электролизийн хамгийн оновчтой нөхцөлд тогтмол гүйдлийн эрчим хүчний хэрэглээ нь 4.56 кВт.ц/Нм³H₂ байна.

Таваннэгтгэн дүгнэх

Товчхондоо, шүлтийн эргэлтийн хэмжээ нь усны электролизоор устөрөгч үйлдвэрлэх процесст чухал параметр бөгөөд энэ нь хийн цэвэршилт, камерын хүчдэл, электролизерийн температур болон бусад үзүүлэлтүүдтэй холбоотой юм. Саванд шүлт орлуулах үед эргэлтийн хэмжээг 2-4 дахин/цаг/мин-д хянах нь тохиромжтой. Шүлтний эргэлтийн хэмжээг үр дүнтэй хянаснаар усны электролизийн устөрөгч үйлдвэрлэх тоног төхөөрөмжийн удаан хугацааны тогтвортой, аюулгүй ажиллагааг хангана.

Шүлтлэг электролизерт усны электролизээр устөрөгч үйлдвэрлэх процесст ажиллах нөхцлийн параметрүүдийг оновчтой болгох, электролизерийн гүйлтийн загварыг электродын материал болон диафрагмын материалыг сонгохтой хослуулан гүйдлийг нэмэгдүүлэх, савны хүчдэлийг бууруулах, эрчим хүчний хэрэглээг хэмнэх гол түлхүүр болдог.

——Холбоо барих——

Утас: +86 028 6259 0080

Факс: +86 028 6259 0100

E-mail: tech@allygas.com