電気分解水素製造ユニットには、水電気分解水素製造設備一式が含まれています。主な設備は以下のとおりです。
1. 電解槽
2. 気液分離装置
3. 乾燥・浄化システム
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/バスバーなどを含みます。
6. 設備全体の補助システムには、純水機、冷却水塔、チラー、空気圧縮機などが含まれます。
電解水素製造装置では、直流電流の作用により、電解槽内で水が水素1/2と酸素1/2に分解されます。生成された水素と酸素は、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らえて除去した後、制御システムの制御下で排出されます。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。気液分離器から排出された後、電解槽に戻り、電気分解を継続します。
システムの圧力は、圧力制御システムと差圧制御システムを通じて調整され、後続のプロセスと保管の要件を満たします。
水電気分解で生成される水素は、純度が高く、不純物が少ないという利点があります。通常、水電気分解で生成される水素に含まれる不純物は酸素と水のみで、他の成分は含まれていないため（一部の触媒の被毒を回避できます）、高純度水素の製造に便利です。精製後、生成されるガスは電子グレードの工業用ガスの指標に達することができます。
水素製造装置によって生成された水素は、バッファタンクを通過してシステムの動作圧力を安定させ、さらに水素中の自由水を除去します。
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、触媒反応と分子ふるい吸着の原理を使用して、水素内の酸素、水、およびその他の不純物が除去されます。
本装置は、実際の状況に応じて水素生産量の自動調整システムを構築できます。ガス負荷の変化は水素貯蔵タンクの圧力変動を引き起こします。貯蔵タンクに設置された圧力トランスミッターは4～20mAの信号を出力し、PLCに送信します。そして、元の設定値と比較し、逆変換とPID演算を行った後、20～4mAの信号を出力し、整流器キャビネットに送信して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産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は主に以下のシステムで構成されています。
（1）原料水システム
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、水補給ポンプを通して原水を継続的に補給する必要があります。水補給位置は水素または酸素分離器です。また、システムを離れる際に少量の水素と酸素を持ち去る必要があります。水分。小型装置の水消費量は1L/Nm³H2ですが、大型装置では0.9L/Nm³H2まで削減できます。システムは原水を継続的に補給します。水補給により、アルカリ液面とアルカリ濃度の安定性を維持し、反応溶液を適時に補給することができます。水の濃度を維持します。
2) 変圧器整流システム
このシステムは主に変圧器と整流器キャビネットの2つの装置で構成されています。主な機能は、フロントエンドオーナーから供給される10/35KVの交流電力を電解装置に必要な直流電力に変換し、電解装置に直流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、分子は水素と酸素に分解されます。残りの部分は熱を発生し、その熱は冷却水を介して苛性ソーダ冷却器によって排出されます。
変圧器の多くは油入式です。屋内や容器内に設置する場合は乾式変圧器を使用できます。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、カスタマイズ機器となります。
（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内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と呼ばれる機器を供給するために使用されます。機器には、水素と酸素の分離フレームワークのアルカリ循環が含まれます。補助システムのポンプ、水補給ポンプ、乾燥および精製システムの加熱線、純水機、チラー、空気圧縮機、冷却塔、バックエンドの水素圧縮機、水素化機などのシステム全体に必要な補助システム。電源には、ステーション全体の照明、監視、およびその他のシステムへの電源も含まれます。
(4) 制御システム
制御システムはPLC自動制御を採用しています。PLCは一般的にSiemens 1200または1500を採用しています。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を備えており、設備の各システムの操作やパラメータ表示、制御ロジックの表示などがタッチスクリーン上で行えます。
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 - 電解装置
主なプロセスは、水素酸素分離器で水素と酸素が混ざっ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へ戻されます。ここで水素分離器と酸素分離器が接続され、アルカリ液循環ポンプが還流します。アルカリ液は後端のバルブとアルカリ液フィルターへと循環します。フィルターで大きな不純物が除去された後、アルカリ液は電解槽内部へ循環されます。
(6)水素システム
水素はカソード電極側から発生し、アルカリ液循環システムに沿ってセパレータに到達します。セパレータ内では、水素自体は比較的軽いため、アルカリ液から自然に分離され、セパレータ上部に到達します。その後、パイプラインを通過してさらに分離・冷却されます。水冷後、ドロップキャッチャーで液滴を捕らえ、純度約99%に達し、バックエンドの乾燥・精製システムに到達します。
排気：水素の排気は、主に起動・停止時の排気、異常運転や純度不良、故障時の排気に使用されます。
（7）酸素システム
酸素の経路は水素の経路と似ていますが、セパレーターが異なります。
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ています。
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一部の応用シナリオなど、特殊なプロジェクトにおいてのみ意味を持ちます。また、酸素の利用の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。バックエンドの応用シナリオとしては、乾燥・精製後の液体酸素の製造、または分散システムによる医療用酸素の利用などが挙げられます。ただし、これらの利用シナリオの精度はまだ確定していません。さらなる確認が必要です。
(8)冷却水システム
水の電気分解プロセスは吸熱反応です。水素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、水電気分解プロセスで消費される電気エネルギーは、水電気分解反応の理論的な熱吸収を超えています。つまり、電解装置で使用される電気の一部は熱に変換されます。この部分の熱は主に、最初にアルカリ循環システムを加熱するために使用されます。これにより、アルカリ溶液の温度は、機器に必要な90±5℃の温度範囲まで上昇します。定格温度に達した後も電解装置が動作し続ける場合は、発生した熱を使用する必要があります。冷却水は、電解反応ゾーンの常温を維持するために排出されます。電解反応ゾーンの温度が高いと、エネルギー消費を削減できますが、温度が高すぎると電解室の膜が破壊され、機器の長期運転にも悪影響を及ぼします。
この装置は、動作温度を95℃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は冷却・除湿する必要があり、水冷式シリコン制御整流装置には必要な冷却配管も備えられています。
大型機器のポンプ本体にも冷却水の関与が必要です。
（9）窒素充填および窒素パージシステム
装置のデバッグおよび操作前に、気密試験のためシステムを窒素で充填する必要があります。また、通常の起動前に、システムのガス相を窒素でパージし、水素と酸素の両側のガス相空間内のガスが可燃性および爆発性範囲から遠ざかっていることを確認する必要があります。
装置のシャットダウン後、制御システムは自動的に圧力を維持し、システム内に一定量の水素と酸素を保持します。装置の起動時に圧力がまだ残っている場合は、パージを行う必要はありません。ただし、圧力が完全に除去された場合は、再度パージする必要があります。窒素パージ動作。
（10）水素乾燥（精製）システム（オプション）
水電気分解で生成された水素は、並列乾燥機で除湿され、最終的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。（生成水素に対するユーザーの要件に応じて、システムに精製装置を追加することができ、精製にはパラジウム-白金二金属触媒脱酸素法が使用されます）。
水電解水素製造装置で生成された水素はバッファタンクを経て水素精製装置に送られます。
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、水素は水素コンデンサー（ガスを冷却してガス中の水蒸気を凝縮して水を生成し、凝縮された水は液体コレクターを通じてシステム外に自動的に排出されます）を通過して吸着塔に入ります。
投稿日時: 2024年5月14日
