電解水素製造ユニットには、水電解水素製造装置一式が含まれます。主な設備は次のとおりです。
1.電解装置
2. 気液分離装置
3. 乾燥・精製システム
4.電気部品には、変圧器、整流器キャビネット、PLCプログラム制御キャビネット、計器キャビネット、配電キャビネット、ホストコンピュータなどが含まれます。
5.補助システムには主にアルカリタンク、原料水タンク、給水ポンプ、窒素ボトル/バスバーなどが含まれます。
6. 装置の補助システム全体には、純水マシン、冷却水塔、チラー、エアコンプレッサーなどが含まれます。
電解水素製造装置では、直流電流の作用により水が電解槽内で水素1と酸素1/2に分解されます。発生した水素と酸素は電解液とともに気液分離器に送られ分離されます。水素と酸素は水素冷却器と酸素冷却器によって冷却され、ドロップキャッチャーが水を捕捉して除去し、制御システムの制御下で送り出されます。電解液は循環ポンプの作用により、水素、酸素アルカリフィルター、水素、酸素アルカリフィルターなどを通過します。液体冷却器に戻してから電解槽に戻って電気分解を続けます。
システムの圧力は、後続のプロセスおよび保管の要件を満たすために、圧力制御システムおよび差圧制御システムを通じて調整されます。
水の電気分解により生成される水素は、純度が高く不純物が少ないという利点があります。通常、水の電気分解で製造される水素中の不純物は酸素と水のみであり、他の成分は含まれないため（一部の触媒の被毒を回避できる）、高純度の水素を製造するのに便利です。 、精製後、生成されたガスは電子グレードの工業用ガスのインジケーターに到達する可能性があります。
水素製造装置で製造された水素は、システムの作動圧力を安定させるとともに、水素中の遊離水をさらに除去するためにバッファタンクを通過します。
水素が水素精製装置に入った後、水の電気分解によって生成された水素はさらに精製され、触媒反応とモレキュラーシーブ吸着の原理を使用して水素中の酸素、水、およびその他の不純物が除去されます。
この装置は、実際の状況に応じて水素製造の自動調整システムをセットアップできます。ガス負荷の変化により、水素貯蔵タンクの圧力が変動します。貯蔵タンクに設置された圧力発信器は4～20mAの信号を出力してPLCに送り、元の設定値と比較して逆変換、PID演算を行った後、20～4mAの信号を出力して整流盤に送ります。電解電流の大きさを調整することで、水素負荷の変化に応じて水素生成量を自動調整するという目的を達成します。
アルカリ水電解水素製造装置には主に以下のシステムが含まれます。
(1)原料水系
水電解水素製造プロセスで反応するのは水（H2O）のみであり、水補給ポンプにより原水を継続的に補給する必要があります。水分補給位置は水素または酸素分離器上にあります。さらに、システムを離れるときに少量の水素と酸素を除去する必要があります。湿気の。小型装置の水使用量は1L/Nm㎥H2、大型装置では0.9L/Nm㎥H2まで削減できます。原水を継続的に補充するシステムです。水を補充することで、アルカリ液面やアルカリ濃度の安定性を維持し、反応液を適時に補充することができます。灰汁の濃度を維持するために水を加えます。
2) トランス整流方式
このシステムは主に、変圧器と整流器キャビネットの 2 つのデバイスで構成されます。その主な機能は、フロントエンド所有者から提供される 10/35KV AC 電力を電解槽に必要な DC 電力に変換し、電解槽に DC 電力を供給することです。供給された電力の一部は水を直接分解するために使用されます。分子は水素と酸素で、それ以外の部分は熱を発生し、冷却水を通ってアルカリ冷却器で取り出されます。
変圧器の多くは油式です。屋内やコンテナ内に設置する場合には乾式変圧器が使用できます。電解水水素製造装置に使用される変圧器は特殊な変圧器であり、各電解槽のデータに合わせて調整する必要があるため、カスタマイズされた装置となります。
(3) 配電盤システム
配電盤は主に、電解水水素製造装置の背後にある水素と酸素の分離・精製システムのモーターを備えたさまざまなコンポーネントに 400V または一般に 380V として知られる装置を供給するために使用されます。この装置には、水素と酸素の分離フレームワークにアルカリ循環が含まれています。ポンプ、補助システムの水補充ポンプ。乾燥および精製システムの電熱線、およびシステム全体に必要な補助システム（純水装置、チラー、エアコンプレッサー、冷却塔、バックエンドの水素圧縮機、水素化装置、その他の機器など） 電源には、駅全体の照明、監視などのシステム。
(4) 制御システム
制御システムはPLC自動制御を実装しています。 PLCにはSiemens 1200または1500が一般的に使用されます。ヒューマン・コンピュータ・インタラクション・インターフェースのタッチスクリーンが装備されており、装置の各システムの操作およびパラメータ表示、および制御ロジックの表示がタッチスクリーン上で実現されます。
5)アルカリ循環システム
このシステムには主に以下の主要機器が含まれます。
水素酸素分離器 - アルカリ循環ポンプ - バルブ - アルカリフィルター - 電解槽
主なプロセスは、水素・酸素分離器で水素と酸素が混合されたアルカリ液が気液分離器で分離され、アルカリ液循環ポンプに戻るというものです。ここに水素分離器と酸素分離器が接続されており、アルカリ液循環ポンプが還流します。アルカリ液はバルブと後端のアルカリ液フィルターへ循環します。フィルターで大きな不純物をろ過した後、アルカリ液は電解槽内に循環します。
(6)水素システム
水素はカソード極側から発生し、アルカリ液循環系を経てセパレータに到達します。分離器では水素自体が比較的軽いため、アルカリ液から自然に分離して分離器の上部に到達し、パイプラインを通ってさらに分離・冷却されます。水冷後、ドロップキャッチャーが液滴をキャッチし、約 99% の純度に達し、バックエンドの乾燥および精製システムに到達します。
真空排気：水素の真空排気は、主に起動時や停止時の排気、異常動作や純度不良、故障時の排気に使用されます。
(7) 酸素系
酸素の経路は水素の経路と似ていますが、分離器が異なります。
避難: 現在、酸素プロジェクトのほとんどは避難によって処理されます。
利用: 酸素の利用価値は、光ファイバーメーカーなど、水素と高純度酸素の両方を使用できるいくつかのアプリケーションシナリオなど、特別なプロジェクトでのみ意味を持ちます。酸素を利用するためのスペースを確保している大規模プロジェクトもいくつかあります。バックエンドのアプリケーション シナリオは、乾燥および精製後の液体酸素の生成、または分散システムによる医療用酸素の使用です。ただし、これらの利用シナリオの改善はまだ決定されていません。さらに確認。
(8)冷却水系
水の電気分解プロセスは吸熱反応です。水素の製造プロセスには電気エネルギーを供給する必要があります。しかし、水の電気分解プロセスで消費される電気エネルギーは、水の電気分解反応の理論上の吸熱量を超えています。つまり、電気分解装置で使用される電気の一部が熱に変換されます。この部分の熱は主にアルカリ循環システムの初期加熱に使用され、アルカリ溶液の温度は装置が要求する90±5℃の温度範囲まで上昇します。電解槽が定格温度に達した後も作動を続ける場合、発生する熱を利用して電解反応ゾーンの常温を維持するために冷却水を排出する必要があります。電解反応ゾーンの温度が高いとエネルギー消費量を削減できますが、温度が高すぎると電解室の膜が破壊され、装置の長期運転にも悪影響を及ぼします。
このデバイスでは、動作温度を 95°C 以下に維持する必要があります。さらに、生成された水素と酸素も冷却および除湿する必要があり、水冷シリコン制御整流装置には必要な冷却パイプラインも装備されています。
大型機器のポンプ本体にも冷却水が必要です。
(9) 窒素充填・窒素パージシステム
デバイスをデバッグおよび操作する前に、気密テストのためにシステムを窒素で満たす必要があります。通常の起動前に、システムの気相を窒素でパージして、水素と酸素の両側の気相空間のガスが可燃性および爆発性の範囲から離れていることを確認する必要もあります。
装置が停止した後、制御システムは自動的に圧力を維持し、一定量の水素と酸素をシステム内に保持します。装置の電源を入れたときに圧力が残っている場合は、パージを実行する必要はありません。ただし、すべての圧力を除去した場合は、再度パージする必要があります。窒素パージアクション。
(10) 水素乾燥（精製）システム（オプション）
水の電気分解により生成した水素は並列乾燥機で除湿され、最後に焼結ニッケル管フィルターで除塵されて乾燥水素が得られます。 (製品水素に対するユーザーの要件に応じて、システムには精製装置が追加される場合があり、精製にはパラジウム-白金バイメタル接触脱酸素が使用されます)。
水電解水素製造装置で製造された水素は、バッファタンクを通って水素精製装置に送られる。
水素はまず脱酸素塔を通過します。触媒の作用により、水素中の酸素が水素と反応して水が生成されます。
反応式：2H2+O2・2H2O。
その後、水素は水素凝縮器（ガスを冷却してガス中の水蒸気を凝縮させて水を生成し、凝縮水は集液器を通じて自動的に系外に排出される）を通過し、吸着塔に流入します。
投稿日時: 2024 年 5 月 14 日
