مقدمه‌ای بر سیستم‌های آب الکترولیز شده قلیایی

(3) سیستم کابینت توزیع برق
کابینت توزیع برق عمدتاً برای تأمین برق ۴۰۰ ولت یا معمولاً ۳۸۰ ولت تجهیزات به اجزای مختلف دارای موتور در سیستم‌های جداسازی و تصفیه هیدروژن و اکسیژن در پشت تجهیزات تولید هیدروژن آب الکترولیتی استفاده می‌شود. این تجهیزات شامل گردش قلیایی در چارچوب جداسازی هیدروژن و اکسیژن است. پمپ‌ها، پمپ‌های تأمین آب در سیستم‌های کمکی؛ سیم‌های گرمایش در سیستم‌های خشک‌کن و تصفیه و سیستم‌های کمکی مورد نیاز کل سیستم، مانند دستگاه‌های آب خالص، چیلرها، کمپرسورهای هوا، برج‌های خنک‌کننده و کمپرسورهای هیدروژن پشتیبان، دستگاه‌های هیدروژناسیون و سایر تجهیزات. منبع تغذیه همچنین شامل منبع تغذیه برای روشنایی، نظارت و سایر سیستم‌های کل ایستگاه است.
(4) سیستم کنترل
سیستم کنترل، کنترل اتوماتیک PLC را پیاده‌سازی می‌کند. PLC معمولاً از زیمنس ۱۲۰۰ یا ۱۵۰۰ استفاده می‌کند. مجهز به صفحه لمسی رابط تعامل انسان و کامپیوتر است و عملکرد و نمایش پارامترهای هر سیستم تجهیزات و نمایش منطق کنترل بر روی صفحه لمسی محقق می‌شود.
۵) سیستم گردش قلیایی
این سیستم عمدتاً شامل تجهیزات اصلی زیر است:
جداکننده هیدروژن و اکسیژن - پمپ گردش مواد قلیایی - شیر - فیلتر قلیایی - الکترولیز
فرآیند اصلی به این صورت است: مایع قلیایی مخلوط با هیدروژن و اکسیژن در جداکننده هیدروژن و اکسیژن توسط جداکننده گاز-مایع جدا شده و سپس به پمپ گردش مایع قلیایی برمی‌گردد. در اینجا جداکننده هیدروژن و جداکننده اکسیژن به هم متصل هستند و پمپ گردش مایع قلیایی رفلاکس می‌کند. مایع قلیایی به شیر و فیلتر مایع قلیایی در انتهای عقب گردش می‌کند. پس از اینکه فیلتر ناخالصی‌های بزرگ را فیلتر کرد، مایع قلیایی به داخل الکترولیزور گردش می‌کند.
(6) سیستم هیدروژن
هیدروژن از سمت الکترود کاتد تولید می‌شود و همراه با سیستم گردش مایع قلیایی به جداکننده می‌رسد. در جداکننده، به دلیل اینکه خود هیدروژن نسبتاً سبک است، به طور طبیعی از مایع قلیایی جدا شده و به قسمت بالایی جداکننده می‌رسد و سپس برای جداسازی و خنک‌سازی بیشتر از طریق خط لوله عبور می‌کند. پس از خنک‌سازی با آب، قطره‌گیر قطرات را گرفته و به خلوص حدود ۹۹٪ می‌رسد که به سیستم خشک‌کن و تصفیه پشتی می‌رسد.
تخلیه: تخلیه هیدروژن عمدتاً برای تخلیه در هنگام راه‌اندازی و خاموش شدن، عملکرد غیرعادی یا نقص خلوص و تخلیه در هنگام خطا استفاده می‌شود.
(7) سیستم اکسیژن
مسیر اکسیژن مشابه مسیر هیدروژن است، اما در جداکننده‌ای متفاوت.
تخلیه: در حال حاضر، اکثر پروژه‌های اکسیژن با تخلیه تصفیه می‌شوند.
کاربرد: ارزش کاربرد اکسیژن فقط در پروژه‌های خاص، مانند برخی سناریوهای کاربردی که می‌توانند هم از هیدروژن و هم از اکسیژن با خلوص بالا استفاده کنند، مانند تولیدکنندگان فیبر نوری، معنادار است. همچنین برخی پروژه‌های بزرگ وجود دارند که فضایی را برای استفاده از اکسیژن رزرو کرده‌اند. سناریوهای کاربردی پشتیبان، تولید اکسیژن مایع پس از خشک کردن و تصفیه یا استفاده از اکسیژن پزشکی از طریق سیستم پراکندگی است. با این حال، اصلاح این سناریوهای کاربردی هنوز مشخص نشده است. تأیید بیشتر.
(8) سیستم آب خنک کننده
فرآیند الکترولیز آب یک واکنش گرماگیر است. فرآیند تولید هیدروژن باید با انرژی الکتریکی تأمین شود. با این حال، انرژی الکتریکی مصرف شده توسط فرآیند الکترولیز آب از جذب گرمای نظری واکنش الکترولیز آب فراتر می‌رود. به عبارت دیگر، بخشی از برق مورد استفاده توسط الکترولیزور به گرما تبدیل می‌شود. این بخش از گرما عمدتاً برای گرم کردن سیستم گردش قلیایی در ابتدا استفاده می‌شود، به طوری که دمای محلول قلیایی به محدوده دمایی 90±5 درجه سانتیگراد مورد نیاز تجهیزات افزایش می‌یابد. اگر الکترولیزور پس از رسیدن به دمای نامی به کار خود ادامه دهد، گرمای تولید شده باید مورد استفاده قرار گیرد. آب خنک کننده برای حفظ دمای طبیعی منطقه واکنش الکترولیز بیرون آورده می‌شود. دمای بالا در منطقه واکنش الکترولیز می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد، اما اگر دما خیلی بالا باشد، غشای محفظه الکترولیز از بین می‌رود که این امر نیز برای عملکرد طولانی مدت تجهیزات مضر خواهد بود.
این دستگاه نیاز دارد که دمای عملیاتی آن بیش از ۹۵ درجه سانتیگراد حفظ نشود. علاوه بر این، هیدروژن و اکسیژن تولید شده نیز باید خنک و رطوبت‌زدایی شوند و دستگاه یکسوساز کنترل‌شده با سیلیکون خنک‌شونده با آب نیز به خطوط لوله خنک‌کننده لازم مجهز شده است.
بدنه پمپ تجهیزات بزرگ نیز نیاز به مشارکت آب خنک کننده دارد.
(9) سیستم پر کردن و تصفیه نیتروژن
قبل از اشکال‌زدایی و راه‌اندازی دستگاه، سیستم باید برای آزمایش هوابندی با نیتروژن پر شود. قبل از راه‌اندازی عادی، فاز گازی سیستم نیز باید با نیتروژن پاکسازی شود تا اطمینان حاصل شود که گاز موجود در فضای فاز گازی در دو طرف هیدروژن و اکسیژن از محدوده قابل اشتعال و انفجار دور است.
پس از خاموش شدن دستگاه، سیستم کنترل به طور خودکار فشار را حفظ کرده و مقدار مشخصی از هیدروژن و اکسیژن را در داخل سیستم نگه می‌دارد. اگر هنگام روشن شدن دستگاه، فشار هنوز وجود داشته باشد، نیازی به انجام پاکسازی نیست. با این حال، اگر تمام فشار برداشته شود، باید دوباره پاکسازی انجام شود. عمل پاکسازی با نیتروژن.
(10) سیستم خشک کردن (تصفیه) هیدروژن (اختیاری)
هیدروژن تولید شده از الکترولیز آب توسط یک خشک‌کن موازی رطوبت‌زدایی می‌شود و در نهایت توسط یک فیلتر لوله‌ای نیکلی متخلخل غبارگیری می‌شود تا هیدروژن خشک به دست آید. (طبق نیاز کاربر برای هیدروژن محصول، سیستم ممکن است یک دستگاه تصفیه اضافه کند و تصفیه از دی‌اکسیداسیون کاتالیزوری دوفلزی پالادیوم-پلاتین استفاده می‌کند.)
هیدروژن تولید شده توسط دستگاه تولید هیدروژن الکترولیز آب از طریق مخزن بافر به دستگاه تصفیه هیدروژن ارسال می شود.
هیدروژن ابتدا از برج اکسیژن‌زدایی عبور می‌کند. تحت تأثیر کاتالیزور، اکسیژن موجود در هیدروژن با هیدروژن واکنش داده و آب تولید می‌کند.
فرمول واکنش: 2H2+O2 · 2H2O.
سپس، هیدروژن از کندانسور هیدروژن (که گاز را خنک می‌کند تا بخار آب موجود در گاز را متراکم کند و آب تولید کند و آب تغلیظ شده به طور خودکار از طریق جمع کننده مایع از سیستم خارج می‌شود) عبور کرده و وارد برج جذب می‌شود.