Elektrolizatzaile alkalinoaren hidrogenoa ekoizteko prozesuan, nola egin gailua funtzionamendu egonkorra izateko, elektrolizatzailearen beraren kalitateaz gain, non ezarpenaren lixiba zirkulazio kantitatea ere eragin faktore garrantzitsua den.
Duela gutxi, Txinako Industria Gasen Elkartearen Hidrogenoaren Batzorde Profesionalaren Segurtasun Ekoizpen Teknologiaren Truke Bileran, Huang Lik, Hidrogeno Uraren Elektroslisia Hidrogenoaren Eragiketa eta Mantentze Programaren buruak, hidrogenoaren eta lixibaren zirkulazio bolumenaren ezarpenari buruzko gure esperientzia partekatu zuen benetako proba eta eragiketa eta mantentze prozesuan.
Jatorrizko papera da honako hau.
——————
Karbono bikoitzeko estrategia nazionalaren testuinguruan, Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd-ek, 25 urtez hidrogenoaren ekoizpenean espezializatuta dagoenak eta hidrogeno energiaren arloan parte hartzen lehena izan zenak, hidrogeno berdearen teknologia eta ekipamenduen garapena zabaltzen hasi da, elektrolisi-tangaren hodiak diseinatzea, ekipamenduen fabrikazioa, elektrodoen plakaketa, baita elektrolisi-tangaren probak eta funtzionamendua eta mantentzea ere.
BatElektrolizatzaile alkalinoaren funtzionamendu-printzipioa
Elektrolitoz betetako elektrolizatzaile batetik korronte zuzena pasatzean, ur molekulak elektrokimikoki erreakzionatzen dira elektrodoetan eta hidrogeno eta oxigeno bihurtzen dira. Elektrolitoaren eroankortasuna hobetzeko, elektrolito orokorra % 30eko potasio hidroxido edo % 25eko sodio hidroxido kontzentrazioa duen ur-disoluzio bat da.
Elektrolizatzaileak hainbat zelula elektrolitiko ditu. Elektrolisi-ganbera bakoitzak katodoa, anodoa, diafragma eta elektrolitoa ditu. Diafragmaren funtzio nagusia gasaren iragazkortasuna saihestea da. Elektrolizatzailearen beheko aldean sarrera eta irteera komun bat dago, goiko aldean gas-likido nahaste alkali eta oxi-alkali fluxu-kanal bat. Korronte zuzenaren tentsio jakin batera igarotzean, tentsioak uraren deskonposizio-tentsio teorikoa 1,23V-tik gora eta tentsio termiko neutroa 1,48V-tik gora gainditzen duenean balio jakin baten gainetik, elektrodoaren eta likidoaren interfazearen erredox erreakzioa gertatzen da, ura hidrogeno eta oxigenoan deskonposatzen da.
Bi Nola zirkulatzen den lixiba
1️⃣Hidrogenoa, oxigenoa alboko lixiba ziklo mistoa
Zirkulazio mota honetan, lixiba lixiba zirkulazio ponpara sartzen da hidrogeno bereizgailuaren eta oxigeno bereizgailuaren beheko aldean dagoen konexio hodiaren bidez, eta gero elektrolizatzailearen katodo eta anodo ganberetara sartzen da hoztu eta iragazi ondoren. Zirkulazio mistoaren abantailak egitura sinplea, prozesu laburra, kostu baxua eta lixiba zirkulazio tamaina bera bermatzea dira elektrolizatzailearen katodo eta anodo ganberetan; desabantaila da, alde batetik, hidrogenoaren eta oxigenoaren purutasunari eragin diezaiokeela, eta, bestetik, hidrogeno-oxigeno bereizgailuaren maila desegokitu daitekeela, eta horrek hidrogeno-oxigeno nahasketa arriskua handitu dezakeela. Gaur egun, lixiba nahasketa zikloaren hidrogeno-oxigeno aldea da prozesu ohikoena.
2️⃣Hidrogenoaren eta oxigenoaren alboko lixibaren zirkulazio bereizia
Zirkulazio mota honek bi lixiba zirkulazio ponpa behar ditu, hau da, bi barne zirkulazio. Hidrogeno bereizgailuaren beheko aldean dagoen lixiba hidrogeno aldeko zirkulazio ponpatik igarotzen da, hoztu eta iragazten da, eta gero elektrolizatzailearen katodo ganberara sartzen da; oxigeno bereizgailuaren beheko aldean dagoen lixiba oxigeno aldeko zirkulazio ponpatik igarotzen da, hoztu eta iragazten da, eta gero elektrolizatzailearen anodo ganberara sartzen da. Lixibaren zirkulazio independentearen abantaila da elektrolisiaren bidez sortutako hidrogenoa eta oxigenoa purutasun handikoak direla, hidrogenoa eta oxigeno bereizgailua nahasteko arriskua fisikoki saihestuz; desabantaila da egitura eta prozesua konplexuak eta garestiak direla, eta, gainera, beharrezkoa da bi aldeetako ponpen emari-tasaren, altueraren, potentziaren eta beste parametro batzuen koherentzia bermatzea, eta horrek funtzionamenduaren konplexutasuna areagotzen du, eta sistemaren bi aldeen egonkortasuna kontrolatzeko beharra planteatzen du.
Lixibaren zirkulazio-emari-tasak ur elektrolitikoak hidrogenoa sortzean duen eragina eta elektrolizatzailearen funtzionamendu-baldintzak
1️⃣Lixibaren gehiegizko zirkulazioa
(1) Hidrogenoaren eta oxigenoaren purutasunean duen eragina
Hidrogenoak eta oxigenoak lixiban disolbagarritasun jakin bat dutenez, zirkulazio-bolumena handiegia da, disolbatutako hidrogeno eta oxigeno kopuru osoa handitu eta lixibarekin batera ganbera bakoitzean sartzen den heinean, eta horrek hidrogenoaren eta oxigenoaren purutasuna murriztea eragiten du elektrolizatzailearen irteeran; zirkulazio-bolumena handiegia da, hidrogeno eta oxigeno likido-bereizlearen atxikipen-denbora laburregia izan dadin, eta guztiz bereizi ez den gasa elektrolizatzailearen barrura itzultzen da lixibarekin batera, eta horrek elektrolizatzailearen erreakzio elektrokimikoaren eraginkortasunean eta hidrogenoaren eta oxigenoaren purutasunean eragiten du, eta gainera, horrek elektrolizatzailearen erreakzio elektrokimikoaren eraginkortasunean eta hidrogenoaren eta oxigenoaren purutasunean eragina izango du, eta hidrogenoa eta oxigenoa arazteko ekipoen deshidrogenatzeko eta desoxigenatzeko gaitasunean ere eragina izango du, hidrogenoa eta oxigenoa arazteko efektu eskasa eraginez eta produktuen kalitatean eraginez.
(2) Tankearen tenperaturan duen eragina
Lixiba hozkailuaren irteerako tenperatura aldatu gabe mantentzen bada, lixiba-fluxu gehiegi izateak bero gehiago kenduko dio elektrolizatzaileari, eta horrek deposituaren tenperatura jaitsi eta potentzia handitu egingo du.
(3) Korronte eta tentsioan duen eragina
Lixibaren gehiegizko zirkulazioak korrontearen eta tentsioaren egonkortasunean eragina izango du. Likido-fluxu gehiegizkoak korrontearen eta tentsioaren gorabehera normalak oztopatu egingo ditu, korrontea eta tentsioa erraz egonkortzea eragotziz, zuzentzaile-kabinetearen eta transformadorearen funtzionamendu-egoeran gorabeherak eraginez, eta, beraz, hidrogenoaren ekoizpenean eta kalitatean eragina izango du.
(4) Energia-kontsumoaren igoera
Lixiba gehiegizko zirkulazioak energia-kontsumoa handitzea, funtzionamendu-kostuak handitzea eta sistemaren energia-eraginkortasuna murriztea ere ekar dezake. Batez ere, hozte-uraren laguntza-sistemaren barne-zirkulazioan eta kanpoko zirkulazioan ihinztatzean eta haizagailuan, ur hoztuaren kargan eta abar handitzean, energia-kontsumoa handitzen denez, energia-kontsumo osoa handitzen da.
(5) Ekipamenduaren matxura eragin
Lixiba-zirkulazio gehiegiak lixiba-zirkulazio-ponparen karga handitzen du, eta horrek elektrolizatzailearen emaria, presioa eta tenperaturaren gorabeherak handitzea dakar, eta horrek, aldi berean, elektrolizatzailearen barruko elektrodoei, diafragmei eta junturei eragiten die, eta horrek ekipamenduaren matxurak edo kalteak eragin ditzake, eta mantentze-lan eta konponketa-lanaren igoera.
2️⃣Lixibaren zirkulazioa txikiegia da
(1) Tankearen tenperaturan duen eragina
Zirkulazio-bolumena nahikoa ez denean, elektrolizatzailearen barruko beroa ezin da garaiz kendu, eta horren ondorioz tenperatura igotzen da. Tenperatura altuko inguruneak gas-fasean dagoen uraren lurrun-presio saturatua igotzea eta ur-edukia handitzea eragiten du. Ura behar bezala kondentsatu ezin bada, arazketa-sistemaren zama handituko da eta arazketa-efektuan eragina izango du, eta katalizatzailearen eta adsorbatzailearen efektuan eta bizitza-iraupenean ere eragina izango du.
(2) Diafragmaren bizitzan duen eragina
Tenperatura altuko etengabeko inguruneak diafragmaren zahartzea bizkortuko du, bere errendimendua gutxitu edo baita haustura ere eragingo du, eta erraz eragingo du hidrogenoaren eta oxigenoaren arteko diafragmaren bi aldeetako iragazkortasuna, hidrogenoaren eta oxigenoaren purutasunean eragina izanik. Elkarrekiko infiltrazioa leherketa-mugara hurbiltzen denean, elektrolizatzailearen arriskuaren probabilitatea asko handitzen da. Aldi berean, tenperatura altuko etengabeak zigilatze-junturan isuriak kaltetzea ere eragingo du, bere zerbitzu-bizitza laburtuz.
(3) Elektrodoetan duen eragina
Zirkulazioan dagoen lixiba-kantitatea txikiegia bada, sortutako gasak ezin du elektrodoaren erdigune aktibotik azkar irten, eta elektrolisiaren eraginkortasuna kaltetzen da; elektrodoak ezin badu lixibarekin guztiz kontaktuan jarri erreakzio elektrokimikoa burutzeko, deskarga partzialaren anomalia eta erreketa lehorra gertatuko dira, katalizatzailea elektrodoan askatzea bizkortuz.
(4) Zelula-tentsioan duen eragina
Zirkulatzen ari den lixiba kopurua txikiegia da, elektrodoaren erdigune aktiboan sortutako hidrogeno eta oxigeno burbuilak ezin baitira garaiz kendu, eta elektrolitoan disolbatutako gasen kopurua handitzen baita, ganbera txikiaren tentsioa handitzea eta energia-kontsumoa handitzea eraginez.
Lixiba-zirkulazio-emari optimoa zehazteko lau metodo
Goiko arazoak konpontzeko, neurri egokiak hartu behar dira, hala nola, lixiba-zirkulazio sistema aldizka egiaztatzea, bere funtzionamendu normala ziurtatzeko; elektrolizatzailearen inguruan beroa xahutzeko baldintza onak mantentzea; eta elektrolizatzailearen funtzionamendu-parametroak doitzea, beharrezkoa izanez gero, lixiba-zirkulazio bolumen handiegia edo txikiegia gerta ez dadin.
Lixibaren zirkulazio-emari optimoa elektrolizatzailearen parametro tekniko espezifikoen arabera zehaztu behar da, hala nola elektrolizatzailearen tamaina, ganbera kopurua, funtzionamendu-presioa, erreakzio-tenperatura, bero-sorkuntza, lixibaren kontzentrazioa, lixiba-hozkailua, hidrogeno-oxigeno bereizgailua, korronte-dentsitatea, gasaren purutasuna eta beste eskakizun batzuk, ekipamenduaren eta hodien iraunkortasuna eta beste faktore batzuk.
Parametro teknikoen neurriak:
tamainak 4800x2240x2281mm
Pisu osoa 40700 kg
Ganbera eraginkorraren tamaina 1830, ganbera kopurua 238
Elektrolizatzailearen korronte-dentsitatea 5000A/m²
funtzionamendu-presioa 1.6Mpa
erreakzio-tenperatura 90 ℃ ± 5 ℃
Elektrolizatzaile produktuaren hidrogeno bolumena multzo bakarra 1300Nm³/h
Produktuaren oxigenoa 650Nm³/h
korronte zuzena n13100A, tentsio zuzena 480V
Lixiba hozkailua Φ700x4244mm
bero-trukerako azalera 88,2 m²
Hidrogeno eta oxigeno bereizgailua Φ1300x3916mm
oxigeno bereizgailua Φ1300x3916mm
Potasio hidroxidoaren disoluzioaren kontzentrazioa % 30
Ur puruaren erresistentzia balioa >5MΩ·cm
Potasio hidroxidoaren disoluzioaren eta elektrolizatzailearen arteko erlazioa:
Ur purua eroale bihurtu, hidrogenoa eta oxigenoa atera eta beroa kendu. Hozte-uraren fluxua lixibaren tenperatura kontrolatzeko erabiltzen da, elektrolizatzailearen erreakzioaren tenperatura nahiko egonkorra izan dadin, eta elektrolizatzailearen bero-sorkuntza eta hozte-uraren fluxua sistemaren bero-balantzea egokitzeko erabiltzen dira, lan-baldintza onenak eta energia aurrezteko funtzionamendu-parametroak lortzeko.
Benetako eragiketetan oinarrituta:
Lixiba zirkulazio bolumenaren kontrola 60m³/h-tan
Hozteko uraren fluxua % 95ean irekitzen da gutxi gorabehera,
Elektrolizatzailearen erreakzio-tenperatura 90 °C-tan kontrolatzen da karga osoan.
Elektrolizatzailearen korronte zuzeneko energia-kontsumoa 4,56 kWh/Nm³H₂ da.
Bostlaburbildu
Laburbilduz, lixibaren zirkulazio-bolumena parametro garrantzitsua da uraren elektrolisiaren bidez hidrogenoa ekoizteko prozesuan, eta gasaren purutasunarekin, ganbera-tentsioarekin, elektrolizatzailearen tenperaturarekin eta beste parametro batzuekin erlazionatuta dago. Egokia da zirkulazio-bolumena kontrolatzea deposituan lixiba ordezkatzeko 2~4 aldiz/h/min-tan. Lixibaren zirkulazio-bolumena eraginkortasunez kontrolatuz, uraren elektrolisiaren hidrogenoa ekoizteko ekipoen funtzionamendu egonkorra eta segurua bermatzen da denbora luzez.
Elektrolizatzaile alkalino batean uraren elektrolisiaren bidezko hidrogenoa ekoizteko prozesuan, lan-baldintzen parametroen eta elektrolizatzailearen korridorearen diseinuaren optimizazioa, elektrodoaren materialaren eta diafragmaren materialaren aukeraketarekin konbinatuta, funtsezkoak dira korrontea handitzeko, deposituaren tentsioa murrizteko eta energia-kontsumoa aurrezteko.
——Jarri gurekin harremanetan——
Tel.: +86 028 6259 0080
Faxa: +86 028 6259 0100
E-mail: tech@allygas.com
Argitaratze data: 2025eko urtarrilaren 9a
