In der alkalischen Elektrolyseur Wasserstoff-Produktion Prozess, wie das Gerät stabilen Betrieb laufen zu machen, zusätzlich zur Qualität des Elektrolyseurs selbst,bei denen auch die Lauge-Zirkulationsmenge der Einstellung ein wichtiger Einflussfaktor ist.

Vor kurzem, auf der Konferenz des Wasserstoff-Fachkomitees der Chinesischen Industriegasvereinigung für den Austausch von Sicherheitstechnologien, hat Huang LiLeiter des Programms für Wasserstoff-Wasser-Elektrolyse, Wasserstoffbetrieb und -Wartung, teilten unsere Erfahrungen mit der Einstellung des Wasserstoff- und Laugezirkulationvolumens im eigentlichen Test- und Betriebs- und Wartungsprozess.

Das Folgende ist das Originalpapier.

- Ich weiß.

Vor dem Hintergrund der nationalen Doppelkohlenstoffstrategie hat die Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd.die sich seit 25 Jahren auf die Produktion von Wasserstoff spezialisiert hat und sich als erste in den Bereich der Wasserstoffenergie engagiert hat, hat mit der Entwicklung der grünen Wasserstofftechnologie und -ausrüstung begonnen, einschließlich der Konzeption von Elektrolyse-Tankläufern, der Herstellung von Geräten, der Plattierung von Elektroden,sowie Prüfungen und Betrieb und Wartung von Elektrolyseanlagen.

Einer.Funktionsprinzip des alkalischen Elektrolysers

Durch die Durchführung eines Gleichstroms durch einen mit Elektrolyten gefüllten Elektrolyzer werden Wassermoleküle auf den Elektroden elektrochemisch reagiert und in Wasserstoff und Sauerstoff abgebaut.Um die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu erhöhenDer allgemeine Elektrolyt ist eine wässrige Lösung mit einer Konzentration von 30% Kaliumhydroxid oder 25% Natriumhydroxid.

Der Elektrolyzer besteht aus mehreren Elektrolytzellen, wobei jede Elektrolyse-Kammer aus einer Kathode, einer Anode, einem Membran und einem Elektrolyt besteht.Die Hauptaufgabe des Zwerchfells ist es, Gasdurchdringung zu verhindernIm unteren Teil des Elektrolysers befindet sich ein gemeinsamer Ein- und Ausgang, der obere Teil des Gasflüssigkeitsgemisches von Alkali und Oxy-Alkali.mit einem Stromgehalt von mehr als 50 W, wenn die Spannung die theoretische Zersetzungsspannung des Wassers 1,23 V und die thermisch neutrale Spannung 1,48 V über einem bestimmten Wert übersteigt, tritt die Redoxreaktion zwischen Elektrode und Flüssigkeitsschnittstelle auf,Wasser zerfällt in Wasserstoff und Sauerstoff.

Zweitens, wie die Lauge zirkuliert.

1️"Wasserstoff-Sauerstoff-Seiten-Lye-Mischzyklus

In dieser Form des Kreislaufs gelangt die Lauge durch das Verbindungssystem am Boden des Wasserstoff- und Sauerstoffseparators in die Lauge-Kreislaufpumpe.und tritt dann nach Abkühlung und Filterung in die Kathoden- und Anodenkammern des Elektrolysers einDie Vorteile der gemischten Zirkulation sind einfache Struktur, kurzer Prozeß, geringe Kosten und können die gleiche Größe der Laugezirkulation in die Kathoden- und Anodenkammern des Elektrolysers gewährleisten.Der Nachteil besteht darin, daß, kann sich auf die Reinheit von Wasserstoff und Sauerstoff auswirken und andererseits dazu führen, dass der Wasserstoff-Sauerstoff-Separator nicht eingestellt ist,die zu einem erhöhten Risiko einer Wasserstoff-Sauerstoff-Vermischung führen könnenDerzeit ist die Wasserstoff-Sauerstoff-Seite des Lauge-Mischzyklus das häufigste Verfahren.

2️️Separate Zirkulation von Wasserstoff und Sauerstoff

Diese Form der Zirkulation erfordert zwei Laugezirkulationspumpen, d. h. zwei innere Zirkulationen.ist abgekühlt und gefiltert, und gelangt dann in die Kathodenkammer des Elektrolysers; die Lauge am Boden des Sauerstoffseparators geht durch die Sauerstoffkreislaufpumpe, wird abgekühlt und gefiltert,und dann in die Anodenkammer des Elektrolysers gelangtDer Vorteil der unabhängigen Zirkulation von Lauge besteht darin, daß der durch die Elektrolyse erzeugte Wasserstoff und Sauerstoff einer hohen Reinheit entsprechen, wodurch das Risiko einer Mischung von Wasserstoff und Sauerstoffseparator physikalisch vermieden wird.Der Nachteil ist, dass Struktur und Prozess kompliziert und teuer sind., und es ist auch notwendig, die Konsistenz der Durchflussrate, des Durchflusskopfes, der Leistung und anderer Parameter der Pumpen auf beiden Seiten zu gewährleisten, was die Komplexität des Betriebs erhöht,und stellt die Anforderung der Kontrolle der Stabilität beider Seiten des Systems.

3 Einfluss der zirkulierenden Lauge auf die Wasserstoffproduktion durch Elektrolytwasser und Betriebsbedingungen des Elektrolysers

1️️Übermäßige Durchblutung von Lauge

(1)Wirkung auf die Reinheit von Wasserstoff und Sauerstoff

Weil Wasserstoff und Sauerstoff eine gewisse Löslichkeit in der Lauge haben,Das Zirkulationsvolumen ist zu groß, so dass die Gesamtmenge an gelöstem Wasserstoff und Sauerstoff steigt und mit der Lauge in jede Kammer gelangt., wodurch die Reinheit von Wasserstoff und Sauerstoff im Ausgang des Elektrolysers verringert wird;das Zirkulationsvolumen ist zu groß, so dass die Retentionszeit des Wasserstoff-Sauerstoff-Flüssigkeitsseparators zu kurz ist, und das Gas, das nicht vollständig getrennt wurde, wird mit der Lauge wieder in das Innere des Elektrolysers gebracht,der die Wirksamkeit der elektrochemischen Reaktion des Elektrolysers und die Reinheit von Wasserstoff und Sauerstoff beeinflusstDies wird sich auf den Wirkungsgrad der elektrochemischen Reaktion im Elektrolyzer und die Reinheit von Wasserstoff und Sauerstoff auswirken.und die Fähigkeit von Wasserstoff- und Sauerstoffreinigungsgeräten zur Dehydrierung und Sauerstoffentfernung weiter beeinträchtigen, was zu einer schlechten Wirkung der Wasserstoff- und Sauerstoffreinigung führt und die Qualität der Erzeugnisse beeinträchtigt.

(2) Wirkung auf die Tanktemperatur

Unter der Bedingung, dass die Auslasstemperatur des Lauge-Kühlers unverändert bleibt, nimmt zu viel Lauge-Fluss mehr Wärme vom Elektrolyzer ab.Dies führt dazu, dass die Tanktemperatur sinkt und die Leistung steigt..

(3)Effekt auf Strom und Spannung

Übermäßiger Flüssigkeitsfluss beeinträchtigt die normale Schwankung von Strom und Spannung.die dazu führt, dass Strom und Spannung nicht leicht stabilisiert werden, was zu Schwankungen des Arbeitszustands des Geradliners und des Transformators führt und somit die Wasserstoffproduktion und -qualität beeinträchtigt.

(4)Erhöhter Energieverbrauch

Eine übermäßige Loßzirkulation kann auch zu einem erhöhten Energieverbrauch, erhöhten Betriebskosten und einer verringerten Systemenergieeffizienz führen.Hauptsächlich bei der Erhöhung der Hilfskühlwasser-Innenzirkulation System und Außenzirkulation Spray und Ventilator, Kühlwasserlast usw., so dass der Stromverbrauch steigt, der Gesamtenergieverbrauch steigt.

(5) Ausfall der Ausrüstung

Eine übermäßige Laugezirkulation erhöht die Belastung der Laugezirkulationspumpe, was zu erhöhten Durchfluss-, Druck- und Temperaturschwankungen im Elektrolyzer führt.die wiederum die Elektroden beeinflusst, Membranen und Dichtungen im Elektrolyzer, was zu Fehlfunktionen oder Beschädigungen der Ausrüstung und zu einer Erhöhung der Wartungs- und Reparaturbelastung führen kann.

2️️Lei-Zirkulation zu gering

(1)Effekt auf die Tanktemperatur

Wenn das zirkulierende Loßvolumen unzureichend ist, kann die Wärme im Elektrolyzer nicht rechtzeitig entfernt werden, was zu einem Temperaturanstieg führt.Die hohe Temperaturumgebung erhöht den Sättigungsdampfdruck des Wassers in der Gasphase und den WassergehaltWenn das Wasser nicht ausreichend kondensiert werden kann, erhöht sich die Belastung des Reinigungssystems und beeinträchtigt den Reinigungseffekt.und es wird auch Auswirkungen auf die Wirkung und Lebensdauer des Katalysators und Adsorbents.

(2)Auswirkung auf die Lebensdauer der Membran

Eine kontinuierlich hohe Temperaturumgebung beschleunigt die Alterung des Zwerchfells, verringert seine Leistungsfähigkeit oder reißt sogar,leicht verursachen die Membran auf beiden Seiten der Wasserstoff und Sauerstoff gegenseitige PermeabilitätWenn die gegenseitige Infiltration nahe an der unteren Grenze der Explosion, so dass die Wahrscheinlichkeit der Elektrolyseur Gefahr stark erhöht.Die kontinuierlich hohe Temperatur verursacht auch Leckage Schäden an der Dichtungsdichtung, wodurch die Lebensdauer verkürzt wird.

(3)Einwirkung auf Elektroden

Wenn die zirkulierende Liemmenge zu gering ist, kann das erzeugte Gas das aktive Zentrum der Elektrode nicht schnell verlassen und die Elektrolyseeffizienz wird beeinträchtigt.wenn die Elektrode zur Durchführung der elektrochemischen Reaktion nicht vollständig mit der Lauge in Berührung kommt, wird eine Teilentladungsanomalie und eine Trockenverbrennung auftreten, wodurch die Abgabe des Katalysators auf die Elektrode beschleunigt wird.

(4) Wirkung auf die Zellspannung

Die Menge an Lauge, die zirkuliert, ist zu gering, weil die im aktiven Zentrum der Elektrode erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffblasen nicht rechtzeitig entfernt werden können.und die Menge der gelösten Gase im Elektrolyt steigt, was zu einer Erhöhung der Spannung der kleinen Kammer und zu einem Anstieg des Energieverbrauchs führt.

Vier Methoden zur Bestimmung der optimalen Laugezirkulation

Zur Lösung der vorstehenden Probleme sind entsprechende Maßnahmen zu treffen, wie z. B. die regelmäßige Kontrolle des Laugezirkulationssystems, um dessen normale Funktionsweise zu gewährleisten;Aufrechterhaltung guter Wärmeabflussbedingungen rund um den Elektrolyzer­ und erforderlichenfalls die Betriebsparameter des Elektrolysers so anpassen, daß ein zu großes oder zu kleines Laugevolumen nicht in Umlauf kommt.

Die optimale Laugezirkulation muss anhand spezifischer technischer Parameter des Elektrolyzers bestimmt werden, wie z. B. Elektrolyseurgröße, Anzahl der Kammern, Betriebsdruck,Reaktionstemperatur, Wärmeerzeugung, Lauge-Konzentration, Lauge-Kühlgerät, Wasserstoff-Sauerstoff-Trennstoff, Stromdichte, Gasreinheit und andere Anforderungen, Ausrüstung und Rohrverhältnisse und andere Faktoren.

Technische Parameter Abmessungen:

Größen 4800x2240x2281mm

Gesamtgewicht 40700Kg

Wirkliche Kammergröße 1830, Anzahl der Kammern 238

Elektrolyseurstromdichte 5000 A/m2

Betriebsdruck 1,6 MPa

Reaktionstemperatur 90°C±5°C

Ein einzelner Satz von Elektrolyseerzeugnissen mit Wasserstoffvolumen 1300Nm3/h

Sauerstoffgehalt des Produkts 650Nm3/h

Gleichstrom n13100A、dc Spannung 480V

Lye-Kühler Φ700x4244mm

Wärmeaustauschfläche 88,2 m2

Wasserstoff- und Sauerstoffseparator Φ1300x3916mm

Sauerstoffseparator Φ1300x3916mm

Kaliumhydroxidlösung Konzentration 30%

Wert der reinen Wasserfestigkeit > 5 MΩ·cm

Beziehung zwischen Kaliumhydroxidlösung und Elektrolyzer:

Reinwasser leitfähig machen, Wasserstoff und Sauerstoff herausbringen und Wärme wegnehmen.Der Kühlwasserstrom wird verwendet, um die Lauge-Temperatur zu steuern, so dass die Temperatur der Elektrolyseur-Reaktion relativ stabil ist, and the heat generation of the electrolyzer and the cooling water flow are used to match the heat balance of the system to achieve the best working condition and the most energy-saving operating parameters.

Auf der Grundlage der tatsächlichen Abläufe:

Lye-Zirkulationsaufnahme bei 60 m3/h,

Der Kühlwasserfluss öffnet sich bei ca. 95%,

Die Reaktionstemperatur des Elektrolysers wird bei voller Belastung bei 90 °C geregelt.

Der optimale Stromverbrauch für den Gleichspannungs-Elektrolyseur beträgt 4,56 kWh/Nm3H2.

Fünf.Zusammenfassung

Zusammenfassend ist das Zirkulationsvolumen von Lauge ein wichtiger Parameter im Prozeß der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse, der mit der Gasreinheit, der Kammerspannung, derElektrolyseurtemperatur und andere ParameterEs ist angezeigt, das zirkulierende Volumen des Laugeersatzes im Tank mit 2 bis 4 mal/h/min zu kontrollieren.es gewährleistet den stabilen und sicheren Betrieb von Wasserelektrolysewasserstoffproduktionsanlagen über einen langen Zeitraum.

Bei der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse in einem alkalischen Elektrolyseur, Optimierung der Arbeitsbedingungen und Konstruktion des Elektrolyseurs,Dies ist der Schlüssel zur Erhöhung des Stromstroms., reduziert die Tankspannung und spart Energieverbrauch.

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