Unit produksi hidrogen elektrolisis mencakup seperangkat lengkap peralatan produksi hidrogen elektrolisis air. Peralatan utamanya adalah:
1. Elektroliser
2. Perangkat pemisahan gas-cair
3. Sistem pengeringan dan pemurnian
4. Bagian kelistrikan meliputi: transformator, kabinet penyearah, kabinet kontrol program PLC, kabinet instrumen, kabinet distribusi daya, komputer host, dll.
5. Sistem pendukung terutama meliputi: tangki alkali, tangki air bahan baku, pompa pasokan air, tabung/penghantar nitrogen, dll.
6. Sistem bantu keseluruhan peralatan meliputi: mesin air murni, menara air pendingin, chiller, kompresor udara, dll.
Dalam unit produksi hidrogen elektrolitik, air diuraikan menjadi satu bagian hidrogen dan 1/2 bagian oksigen di dalam elektroliser di bawah pengaruh arus searah. Hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dikirim ke pemisah gas-cair bersama dengan elektrolit untuk dipisahkan. Hidrogen dan oksigen didinginkan oleh pendingin hidrogen dan oksigen, dan penangkap tetesan menangkap dan menghilangkan air, kemudian dikirim keluar di bawah kendali sistem kontrol; elektrolit melewati filter alkali hidrogen dan oksigen, filter alkali hidrogen dan oksigen, dll. di bawah pengaruh pompa sirkulasi. Pendingin cairan kemudian kembali ke elektroliser untuk melanjutkan elektrolisis.
Tekanan sistem diatur melalui sistem kontrol tekanan dan sistem kontrol tekanan diferensial untuk memenuhi persyaratan proses dan penyimpanan selanjutnya.
Hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis air memiliki keunggulan kemurnian tinggi dan sedikit pengotor. Biasanya, pengotor dalam hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis air hanya berupa oksigen dan air, dan tidak ada komponen lain (yang dapat menghindari keracunan beberapa katalis), sehingga memudahkan produksi hidrogen dengan kemurnian tinggi. Setelah pemurnian, gas yang dihasilkan dapat mencapai indikator gas industri kelas elektronik.
Hidrogen yang dihasilkan oleh perangkat produksi hidrogen melewati tangki penyangga untuk menstabilkan tekanan kerja sistem dan selanjutnya menghilangkan air bebas dalam hidrogen.
Setelah hidrogen memasuki perangkat pemurnian hidrogen, hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis air dimurnikan lebih lanjut, dan oksigen, air, serta pengotor lainnya dalam hidrogen dihilangkan menggunakan prinsip reaksi katalitik dan adsorpsi saringan molekuler.
Peralatan ini dapat mengatur sistem penyesuaian otomatis untuk produksi hidrogen sesuai dengan situasi aktual. Perubahan beban gas akan menyebabkan fluktuasi tekanan tangki penyimpanan hidrogen. Transmiter tekanan yang dipasang pada tangki penyimpanan akan mengeluarkan sinyal 4-20mA dan mengirimkannya ke PLC. Setelah membandingkan nilai pengaturan awal dan melakukan transformasi invers serta perhitungan PID, sinyal 20-4mA dikeluarkan dan dikirim ke kabinet penyearah untuk menyesuaikan besarnya arus elektrolisis, sehingga mencapai tujuan penyesuaian otomatis produksi hidrogen sesuai dengan perubahan beban hidrogen.
Peralatan produksi hidrogen elektrolisis air alkali terutama meliputi sistem-sistem berikut:
(1) Sistem air bahan baku
Satu-satunya yang bereaksi dalam proses produksi hidrogen elektrolisis air adalah air (H2O), yang perlu terus-menerus diisi ulang dengan air baku melalui pompa pengisian air. Posisi pengisian air berada pada pemisah hidrogen atau oksigen. Selain itu, sejumlah kecil hidrogen dan oksigen harus dibuang saat keluar dari sistem. Konsumsi air untuk peralatan kecil adalah 1L/Nm³H2, dan untuk peralatan besar dapat dikurangi menjadi 0,9L/Nm³H2. Sistem terus-menerus mengisi ulang air baku. Melalui pengisian ulang air, stabilitas tingkat cairan alkali dan konsentrasi alkali dapat dipertahankan, dan larutan reaksi dapat diisi ulang tepat waktu untuk mempertahankan konsentrasi larutan alkali.
2) Sistem penyearah transformator
Sistem ini terutama terdiri dari dua perangkat: transformator dan kabinet penyearah. Fungsi utamanya adalah untuk mengubah daya AC 10/35KV yang disediakan oleh pemilik di bagian depan menjadi daya DC yang dibutuhkan oleh elektroliser, dan memasok daya DC ke elektroliser. Sebagian dari daya yang disuplai digunakan untuk menguraikan air secara langsung. Molekul yang dihasilkan adalah hidrogen dan oksigen, dan bagian lainnya menghasilkan panas, yang dihilangkan oleh pendingin larutan alkali melalui air pendingin.
Sebagian besar transformator berjenis oli. Jika ditempatkan di dalam ruangan atau di dalam kontainer, transformator jenis kering dapat digunakan. Transformator yang digunakan dalam peralatan produksi hidrogen air elektrolitik adalah transformator khusus dan perlu disesuaikan dengan data setiap elektroliser, sehingga merupakan peralatan yang dibuat khusus.
(3) sistem kabinet distribusi daya
Kabinet distribusi daya terutama digunakan untuk memasok daya 400V atau yang biasa dikenal sebagai 380V ke berbagai komponen dengan motor dalam sistem pemisahan dan pemurnian hidrogen dan oksigen di belakang peralatan produksi hidrogen air elektrolitik. Peralatan tersebut meliputi sirkulasi alkali dalam kerangka pemisahan hidrogen dan oksigen; pompa, pompa pengisian air dalam sistem bantu; kawat pemanas dalam sistem pengeringan dan pemurnian, dan sistem bantu yang dibutuhkan oleh seluruh sistem, seperti mesin air murni, pendingin, kompresor udara, menara pendingin, dan kompresor hidrogen bagian belakang, mesin hidrogenasi, dan peralatan lainnya. Pasokan daya juga mencakup pasokan daya untuk penerangan, pemantauan, dan sistem lain dari seluruh stasiun.
(4) sistem kontrol
Sistem kontrol menerapkan kontrol otomatis PLC. PLC yang digunakan umumnya adalah Siemens 1200 atau 1500. PLC ini dilengkapi dengan layar sentuh antarmuka interaksi manusia-komputer, dan pengoperasian serta tampilan parameter setiap sistem peralatan dan tampilan logika kontrol diwujudkan pada layar sentuh.
5) Sistem sirkulasi alkali
Sistem ini terutama mencakup peralatan utama berikut:
Pemisah hidrogen dan oksigen - pompa sirkulasi alkali - katup - filter alkali - elektroliser
Proses utamanya adalah: cairan alkali yang dicampur dengan hidrogen dan oksigen di pemisah hidrogen dan oksigen dipisahkan oleh pemisah gas-cair dan kemudian mengalir kembali ke pompa sirkulasi cairan alkali. Di sini pemisah hidrogen dan pemisah oksigen dihubungkan, dan pompa sirkulasi cairan alkali akan melakukan refluks. Cairan alkali bersirkulasi ke katup dan filter cairan alkali di ujung belakang. Setelah filter menyaring kotoran besar, cairan alkali bersirkulasi ke bagian dalam elektroliser.
(6) Sistem hidrogen
Hidrogen dihasilkan dari sisi elektroda katoda dan mencapai separator bersama dengan sistem sirkulasi cairan alkali. Di dalam separator, karena hidrogen itu sendiri relatif ringan, ia secara alami akan terpisah dari cairan alkali dan mencapai bagian atas separator, kemudian melewati pipa untuk pemisahan dan pendinginan lebih lanjut. Setelah pendinginan air, penangkap tetesan menangkap tetesan tersebut dan mencapai kemurnian sekitar 99%, yang kemudian mencapai sistem pengeringan dan pemurnian bagian belakang.
Evakuasi: Evakuasi hidrogen terutama digunakan untuk evakuasi selama proses penyalaan dan pematian, operasi abnormal atau kegagalan kemurnian, dan evakuasi kerusakan.
(7) Sistem oksigen
Jalur untuk oksigen mirip dengan jalur untuk hidrogen, tetapi melalui pemisah yang berbeda.
Evakuasi: Saat ini, sebagian besar proyek oksigen ditangani dengan evakuasi.
Pemanfaatan: Nilai pemanfaatan oksigen hanya bermakna dalam proyek-proyek khusus, seperti beberapa skenario aplikasi yang dapat menggunakan hidrogen dan oksigen dengan kemurnian tinggi, misalnya produsen serat optik. Terdapat juga beberapa proyek besar yang telah menyediakan ruang khusus untuk pemanfaatan oksigen. Skenario aplikasi back-end meliputi produksi oksigen cair setelah pengeringan dan pemurnian, atau penggunaan oksigen medis melalui sistem dispersi. Namun, penyempurnaan skenario pemanfaatan ini masih perlu dikonfirmasi lebih lanjut.
(8) sistem air pendingin
Proses elektrolisis air merupakan reaksi endotermik. Proses produksi hidrogen harus disuplai dengan energi listrik. Namun, energi listrik yang dikonsumsi oleh proses elektrolisis air melebihi penyerapan panas teoritis dari reaksi elektrolisis air. Artinya, sebagian listrik yang digunakan oleh elektroliser diubah menjadi panas. Panas ini terutama digunakan untuk memanaskan sistem sirkulasi alkali pada awalnya, sehingga suhu larutan alkali naik ke kisaran suhu 90±5°C yang dibutuhkan oleh peralatan. Jika elektroliser terus bekerja setelah mencapai suhu nominal, panas yang dihasilkan perlu digunakan untuk mengeluarkan air pendingin guna mempertahankan suhu normal zona reaksi elektrolisis. Suhu tinggi di zona reaksi elektrolisis dapat mengurangi konsumsi energi, tetapi jika suhunya terlalu tinggi, membran ruang elektrolisis akan rusak, yang juga akan merugikan pengoperasian peralatan dalam jangka panjang.
Perangkat ini memerlukan suhu operasi yang dijaga tidak lebih dari 95°C. Selain itu, hidrogen dan oksigen yang dihasilkan juga harus didinginkan dan dihilangkan kelembapannya, dan perangkat penyearah terkontrol silikon berpendingin air juga dilengkapi dengan saluran pendingin yang diperlukan.
Badan pompa pada peralatan besar juga membutuhkan bantuan air pendingin.
(9) Sistem pengisian nitrogen dan pembersihan nitrogen
Sebelum melakukan debugging dan pengoperasian perangkat, sistem harus diisi dengan nitrogen untuk pengujian kekedapan udara. Sebelum pengoperasian normal, fase gas sistem juga perlu dibersihkan dengan nitrogen untuk memastikan bahwa gas di ruang fase gas di kedua sisi hidrogen dan oksigen berada di luar kisaran mudah terbakar dan meledak.
Setelah peralatan dimatikan, sistem kontrol akan secara otomatis mempertahankan tekanan dan menjaga sejumlah hidrogen dan oksigen di dalam sistem. Jika tekanan masih ditemukan saat peralatan dihidupkan, tidak perlu dilakukan pembersihan. Namun, jika semua tekanan telah hilang, perlu dilakukan pembersihan lagi. Tindakan pembersihan nitrogen.
(10) Sistem pengeringan (pemurnian) hidrogen (opsional)
Hidrogen yang dihasilkan dari elektrolisis air dihilangkan kelembapannya oleh pengering paralel, dan akhirnya disaring oleh filter tabung nikel sinter untuk mendapatkan hidrogen kering. (Sesuai dengan persyaratan pengguna untuk hidrogen produk, sistem dapat menambahkan perangkat pemurnian, dan pemurnian menggunakan deoksidasi katalitik bimetalik paladium-platinum).
Hidrogen yang dihasilkan oleh alat produksi hidrogen elektrolisis air dikirim ke alat pemurnian hidrogen melalui tangki penyangga.
Hidrogen pertama-tama melewati menara deoksigenasi. Di bawah pengaruh katalis, oksigen dalam hidrogen bereaksi dengan hidrogen untuk menghasilkan air.
Rumus reaksi: 2H2 + O2 → 2H2O.
Kemudian, hidrogen melewati kondensor hidrogen (yang mendinginkan gas untuk mengembunkan uap air dalam gas untuk menghasilkan air, dan air yang terkondensasi secara otomatis dikeluarkan dari sistem melalui pengumpul cairan) dan masuk ke menara adsorpsi.
Waktu posting: 14 Mei 2024
