مقدمة عن أنظمة المياه القلوية المحللة كهربائيا

(3) نظام خزانة توزيع الطاقة
يتم استخدام خزانة توزيع الطاقة بشكل أساسي لتزويد معدات 400V أو المعروفة باسم 380V للمكونات المختلفة مع المحركات في أنظمة فصل وتنقية الهيدروجين والأكسجين خلف معدات إنتاج هيدروجين الماء التحليلي الكهربائي. تشتمل المعدات على تداول القلويات في إطار فصل الهيدروجين والأكسجين. المضخات، مضخات تجديد المياه في الأنظمة المساعدة؛ أسلاك التسخين في أنظمة التجفيف والتنقية، والأنظمة المساعدة التي يتطلبها النظام بأكمله، مثل آلات المياه النقية، والمبردات، وضواغط الهواء، وأبراج التبريد، وضواغط الهيدروجين الخلفية، وآلات الهدرجة وغيرها من المعدات. الإضاءة والمراقبة وأنظمة أخرى للمحطة بأكملها.
(4) نظام التحكم
نظام التحكم ينفذ التحكم الآلي PLC. يستخدم PLC بشكل عام Siemens 1200 أو 1500. وهو مجهز بشاشة تعمل باللمس لواجهة التفاعل بين الإنسان والحاسوب، ويتم تحقيق عرض التشغيل والمعلمات لكل نظام من المعدات وعرض منطق التحكم على شاشة اللمس.
5) نظام تداول القلويات
يتضمن هذا النظام بشكل رئيسي المعدات الرئيسية التالية:
فاصل الهيدروجين والأكسجين - مضخة تداول القلويات - صمام - مرشح القلويات - المحلل الكهربائي
العملية الرئيسية هي: يتم فصل السائل القلوي الممزوج بالهيدروجين والأكسجين في فاصل الهيدروجين والأكسجين بواسطة فاصل الغاز والسائل ثم يتدفق مرة أخرى إلى مضخة تدوير السائل القلوي. هنا يتم توصيل فاصل الهيدروجين وفاصل الأكسجين، وسوف ترتد مضخة تدوير السائل القلوي. يدور السائل القلوي إلى الصمام وفلتر السائل القلوي في الطرف الخلفي. بعد أن يقوم الفلتر بتصفية الشوائب الكبيرة، يدور السائل القلوي داخل المحلل الكهربائي.
(6) نظام الهيدروجين
يتم توليد الهيدروجين من جانب القطب الكاثود ويصل إلى الفاصل مع نظام تداول السائل القلوي. في الفاصل، نظرًا لأن الهيدروجين نفسه خفيف نسبيًا، فإنه سينفصل بشكل طبيعي عن السائل القلوي ويصل إلى الجزء العلوي من الفاصل، ثم يمر عبر خط الأنابيب لمزيد من الفصل والتبريد. بعد تبريد الماء، يقوم جهاز التقاط القطرات بالتقاط القطرات ويصل إلى درجة نقاء تبلغ حوالي 99%، والتي تصل إلى نظام التجفيف والتنقية الخلفي.
الإخلاء: يستخدم إخلاء الهيدروجين بشكل أساسي للإخلاء أثناء بدء التشغيل وإيقاف التشغيل، والتشغيل غير الطبيعي أو فشل النقاء، وإخلاء الأعطال.
(7) نظام الأوكسجين
إن مسار الأكسجين مشابه لمسار الهيدروجين، ولكن بفاصل مختلف.
الإخلاء: في الوقت الحاضر يتم علاج معظم مشاريع الأوكسجين بالإخلاء.
الاستخدام: قيمة استخدام الأكسجين ذات معنى فقط في المشاريع الخاصة، مثل بعض سيناريوهات التطبيقات التي يمكنها استخدام كل من الهيدروجين والأكسجين عالي النقاء، مثل الشركات المصنعة للألياف الضوئية. كما أن هناك بعض المشاريع الكبيرة التي خصصت مساحة لاستغلال الأكسجين. سيناريوهات التطبيق الخلفية هي إنتاج الأكسجين السائل بعد التجفيف والتنقية، أو استخدام الأكسجين الطبي من خلال نظام التشتت. ومع ذلك، لم يتم بعد تحديد تحسين سيناريوهات الاستخدام هذه. مزيد من التأكيد.
(8) نظام مياه التبريد
عملية التحليل الكهربائي للماء هي تفاعل ماص للحرارة. ويجب تزويد عملية إنتاج الهيدروجين بالطاقة الكهربائية. ومع ذلك، فإن الطاقة الكهربائية التي تستهلكها عملية التحليل الكهربائي للماء تتجاوز الامتصاص الحراري النظري لتفاعل التحليل الكهربائي للماء. وهذا يعني أن جزءًا من الكهرباء التي يستخدمها المحلل الكهربائي يتم تحويله إلى حرارة. يتم استخدام الحرارة بشكل أساسي لتسخين نظام تداول القلويات في البداية، بحيث ترتفع درجة حرارة المحلول القلوي إلى نطاق درجة الحرارة 90±5 درجة مئوية الذي تتطلبه المعدات. إذا استمر المحلل الكهربائي في العمل بعد الوصول إلى درجة الحرارة المقدرة، فيجب استخدام الحرارة المتولدة ويتم إخراج ماء التبريد للحفاظ على درجة الحرارة الطبيعية لمنطقة تفاعل التحليل الكهربائي. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة المرتفعة في منطقة تفاعل التحليل الكهربائي إلى تقليل استهلاك الطاقة، ولكن إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فسيتم تدمير غشاء غرفة التحليل الكهربائي، مما سيضر أيضًا بتشغيل المعدات على المدى الطويل.
يتطلب هذا الجهاز الحفاظ على درجة حرارة التشغيل عند ما لا يزيد عن 95 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا تبريد وإزالة الرطوبة من الهيدروجين والأكسجين الناتج، كما أن جهاز المقوم المتحكم فيه بالسيليكون المبرد بالماء مجهز أيضًا بخطوط أنابيب التبريد اللازمة.
يتطلب جسم المضخة للمعدات الكبيرة أيضًا مشاركة مياه التبريد.
(9) نظام تعبئة وتطهير النيتروجين
قبل تصحيح الأخطاء وتشغيل الجهاز، يجب ملء النظام بالنيتروجين لاختبار ضيق الهواء. قبل بدء التشغيل الطبيعي، يلزم أيضًا تطهير الطور الغازي للنظام بالنيتروجين للتأكد من أن الغاز الموجود في مساحة الطور الغازي على جانبي الهيدروجين والأكسجين بعيدًا عن نطاق الاشتعال والانفجار.
بعد إيقاف تشغيل المعدات، سيحافظ نظام التحكم تلقائيًا على الضغط ويحتفظ بكمية معينة من الهيدروجين والأكسجين داخل النظام. إذا ظل الضغط موجودًا عند تشغيل الجهاز، فليست هناك حاجة لإجراء التطهير. ومع ذلك، إذا تمت إزالة كل الضغط، فسوف تحتاج إلى تطهيره مرة أخرى. عمل تطهير النيتروجين.
(10) نظام تجفيف (تنقية) الهيدروجين (اختياري)
تتم إزالة الرطوبة من الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي للماء بواسطة مجفف متوازي، ثم يتم غباره أخيرًا بواسطة مرشح أنبوب النيكل الملبد للحصول على الهيدروجين الجاف. (وفقًا لمتطلبات المستخدم للهيدروجين المنتج، قد يضيف النظام جهاز تنقية، وتستخدم عملية التنقية إزالة الأكسدة الحفزية ثنائية المعدن بالبلاديوم والبلاتين).
يتم إرسال الهيدروجين الناتج بواسطة جهاز إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء إلى جهاز تنقية الهيدروجين من خلال الخزان العازل.
يمر الهيدروجين أولاً عبر برج إزالة الأكسجين. تحت تأثير المحفز، يتفاعل الأكسجين الموجود في الهيدروجين مع الهيدروجين لإنتاج الماء.
صيغة التفاعل: 2H2+O2 2H2O.
بعد ذلك، يمر الهيدروجين عبر مكثف الهيدروجين (الذي يبرد الغاز لتكثيف بخار الماء في الغاز لتوليد الماء، ويتم تفريغ الماء المتكثف تلقائيًا خارج النظام من خلال مجمع السائل) ويدخل إلى برج الامتزاز.