क्षारीय विद्युतीकृत जल प्रणालियों का परिचय

(3) विद्युत वितरण कैबिनेट प्रणाली
विद्युत वितरण कैबिनेट का मुख्य उपयोग इलेक्ट्रोलाइटिक जल हाइड्रोजन उत्पादन उपकरण के पीछे स्थित हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पृथक्करण एवं शुद्धिकरण प्रणालियों में मोटरों सहित विभिन्न घटकों को 400V या सामान्यतः 380V के उपकरण की आपूर्ति करने के लिए किया जाता है। इन उपकरणों में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पृथक्करण प्रणाली में क्षार परिसंचरण, सहायक प्रणालियों में पंप, जल पुनर्भरण पंप, सुखाने एवं शुद्धिकरण प्रणालियों में ताप तार, और संपूर्ण प्रणाली के लिए आवश्यक सहायक प्रणालियाँ जैसे शुद्ध जल मशीनें, चिलर, वायु संपीडन, शीतलन टावर, और बैक-एंड हाइड्रोजन संपीडन, हाइड्रोजनीकरण मशीनें और अन्य उपकरण शामिल हैं। विद्युत आपूर्ति में स्टेशन के प्रकाश व्यवस्था, निगरानी और अन्य प्रणालियों के लिए भी विद्युत आपूर्ति शामिल है।
(4) नियंत्रण प्रणाली
नियंत्रण प्रणाली में पीएलसी स्वचालित नियंत्रण लागू किया गया है। पीएलसी में आमतौर पर सीमेंस 1200 या 1500 का उपयोग किया जाता है। इसमें मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन इंटरफेस टच स्क्रीन लगी होती है, और उपकरण के प्रत्येक सिस्टम के संचालन और पैरामीटर डिस्प्ले तथा नियंत्रण तर्क का प्रदर्शन टच स्क्रीन पर किया जाता है।
5) क्षार परिसंचरण प्रणाली
इस प्रणाली में मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रमुख उपकरण शामिल हैं:
हाइड्रोजन और ऑक्सीजन विभाजक - क्षार परिसंचरण पंप - वाल्व - क्षार फिल्टर - इलेक्ट्रोलाइज़र
मुख्य प्रक्रिया इस प्रकार है: हाइड्रोजन और ऑक्सीजन विभाजक में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के साथ मिश्रित क्षार द्रव को गैस-द्रव विभाजक द्वारा अलग किया जाता है और फिर क्षार द्रव परिसंचरण पंप में वापस प्रवाहित किया जाता है। यहाँ हाइड्रोजन विभाजक और ऑक्सीजन विभाजक जुड़े होते हैं, और क्षार द्रव परिसंचरण पंप पुनः प्रवाह करता है। क्षार द्रव पिछले सिरे पर स्थित वाल्व और क्षार द्रव फिल्टर तक परिचालित होता है। फिल्टर द्वारा बड़ी अशुद्धियों को छानने के बाद, क्षार द्रव इलेक्ट्रोलाइजर के भीतर परिचालित होता है।
(6) हाइड्रोजन प्रणाली
कैथोड इलेक्ट्रोड की ओर से हाइड्रोजन उत्पन्न होती है और क्षार द्रव परिसंचरण प्रणाली के साथ विभाजक तक पहुँचती है। विभाजक में, हाइड्रोजन अपेक्षाकृत हल्की होने के कारण, यह स्वाभाविक रूप से क्षार द्रव से अलग होकर विभाजक के ऊपरी भाग तक पहुँच जाती है, और फिर आगे पृथक्करण और शीतलन के लिए पाइपलाइन से गुजरती है। जल शीतलन के बाद, बूंद संग्रहण यंत्र बूंदों को पकड़ लेता है और लगभग 99% शुद्धता प्राप्त कर लेता है, जो बाद में सुखाने और शुद्धिकरण प्रणाली तक पहुँच जाती है।
निकासी: हाइड्रोजन की निकासी मुख्य रूप से स्टार्टअप और शटडाउन, असामान्य संचालन या शुद्धता विफलता और दोष निकासी के दौरान निकासी के लिए उपयोग की जाती है।
(7) ऑक्सीजन प्रणाली
ऑक्सीजन का मार्ग हाइड्रोजन के मार्ग के समान ही है, लेकिन एक अलग विभाजक में।
निकासी: वर्तमान में, अधिकांश ऑक्सीजन परियोजनाओं का उपचार निकासी के माध्यम से किया जाता है।
उपयोग: ऑक्सीजन का उपयोग मूल्य केवल विशेष परियोजनाओं में ही सार्थक है, जैसे कि कुछ ऐसे अनुप्रयोग परिदृश्य जिनमें हाइड्रोजन और उच्च-शुद्धता वाली ऑक्सीजन दोनों का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए ऑप्टिकल फाइबर निर्माता। कुछ बड़ी परियोजनाएं भी हैं जिनमें ऑक्सीजन के उपयोग के लिए स्थान आरक्षित है। बैक-एंड अनुप्रयोग परिदृश्यों में सुखाने और शुद्धिकरण के बाद तरल ऑक्सीजन का उत्पादन, या फैलाव प्रणाली के माध्यम से चिकित्सा ऑक्सीजन का उपयोग शामिल है। हालांकि, इन उपयोग परिदृश्यों का परिष्करण अभी निर्धारित किया जाना बाकी है। आगे की पुष्टि आवश्यक है।
(8) शीतलन जल प्रणाली
जल के विद्युत अपघटन की प्रक्रिया ऊष्माशोषी अभिक्रिया है। हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया के लिए विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हालांकि, जल विद्युत अपघटन प्रक्रिया में खपत होने वाली विद्युत ऊर्जा, जल विद्युत अपघटन अभिक्रिया की सैद्धांतिक ऊष्मा अवशोषण क्षमता से अधिक होती है। इसका अर्थ यह है कि विद्युत अपघटक द्वारा उपयोग की जाने वाली विद्युत का एक भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है। इस ऊष्मा का मुख्य उपयोग आरंभ में क्षार परिसंचरण प्रणाली को गर्म करने के लिए किया जाता है, ताकि क्षार विलयन का तापमान उपकरण द्वारा आवश्यक 90±5°C तापमान सीमा तक पहुँच जाए। यदि विद्युत अपघटक निर्धारित तापमान तक पहुँचने के बाद भी कार्य करता रहता है, तो उत्पन्न ऊष्मा का उपयोग विद्युत अपघटन अभिक्रिया क्षेत्र के सामान्य तापमान को बनाए रखने के लिए शीतलन जल के माध्यम से किया जाता है। विद्युत अपघटन अभिक्रिया क्षेत्र में उच्च तापमान ऊर्जा खपत को कम कर सकता है, लेकिन यदि तापमान बहुत अधिक हो जाता है, तो विद्युत अपघटन कक्ष की झिल्ली नष्ट हो जाएगी, जो उपकरण के दीर्घकालिक संचालन के लिए भी हानिकारक होगी।
इस उपकरण के संचालन तापमान को 95°C से अधिक नहीं रखना आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, उत्पन्न हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को भी ठंडा और नमीरहित करना पड़ता है, और जल-शीतित सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर उपकरण में आवश्यक शीतलन पाइपलाइन भी लगी होती हैं।
बड़े उपकरणों के पंप निकाय को भी शीतलन जल की आवश्यकता होती है।
(9) नाइट्रोजन भरने और नाइट्रोजन शुद्धिकरण प्रणाली
डिवाइस को डीबग करने और चलाने से पहले, वायुरोधी परीक्षण के लिए सिस्टम को नाइट्रोजन से भरना आवश्यक है। सामान्य स्टार्टअप से पहले, सिस्टम के गैस चरण को भी नाइट्रोजन से शुद्ध करना आवश्यक है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के दोनों ओर गैस चरण स्थान में मौजूद गैस ज्वलनशील और विस्फोटक सीमा से बाहर है।
उपकरण बंद होने के बाद, नियंत्रण प्रणाली स्वचालित रूप से दबाव बनाए रखेगी और सिस्टम के भीतर एक निश्चित मात्रा में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को बरकरार रखेगी। यदि उपकरण चालू करने पर भी दबाव बना रहता है, तो पर्जिंग की आवश्यकता नहीं है। हालांकि, यदि सारा दबाव समाप्त हो जाता है, तो इसे फिर से पर्ज करना होगा। नाइट्रोजन पर्ज क्रिया।
(10) हाइड्रोजन सुखाने (शुद्धिकरण) प्रणाली (वैकल्पिक)
जल विद्युत अपघटन से उत्पन्न हाइड्रोजन को समानांतर ड्रायर द्वारा नमी रहित किया जाता है, और अंत में शुष्क हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए सिंटर्ड निकल ट्यूब फिल्टर द्वारा छान लिया जाता है। (उत्पादित हाइड्रोजन के लिए उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं के अनुसार, सिस्टम में एक शुद्धिकरण उपकरण जोड़ा जा सकता है, और शुद्धिकरण के लिए पैलेडियम-प्लैटिनम द्विधात्विक उत्प्रेरक अपघटन का उपयोग किया जाता है)।
जल विद्युत अपघटन हाइड्रोजन उत्पादन उपकरण द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन को बफर टैंक के माध्यम से हाइड्रोजन शुद्धिकरण उपकरण में भेजा जाता है।
हाइड्रोजन सर्वप्रथम ऑक्सीजन-मुक्त करने वाले टावर से होकर गुजरती है। उत्प्रेरक की क्रिया से हाइड्रोजन में मौजूद ऑक्सीजन हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके जल उत्पन्न करती है।
अभिक्रिया सूत्र: 2H2+O2 → 2H2O.
इसके बाद, हाइड्रोजन हाइड्रोजन कंडेंसर से होकर गुजरती है (जो गैस को ठंडा करके उसमें मौजूद जल वाष्प को संघनित करके पानी उत्पन्न करता है, और संघनित पानी स्वचालित रूप से तरल संग्राहक के माध्यम से सिस्टम से बाहर निकल जाता है) और सोखने वाले टावर में प्रवेश करती है।