क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस जल प्रणाली की विस्तृत व्याख्या

इलेक्ट्रोलाइटिकहाइड्रोजनउत्पादन इकाई में जल इलेक्ट्रोलिसिस का एक पूरा सेट शामिल हैहाइड्रोजनउत्पादन उपकरण, मुख्य उपकरण सहित:

1. इलेक्ट्रोलाइटिक सेल

2. गैस तरल पृथक्करण उपकरण

3. सुखाने और शुद्धिकरण प्रणाली

4. विद्युत भाग में शामिल हैं: ट्रांसफार्मर, रेक्टिफायर कैबिनेट, पीएलसी नियंत्रण कैबिनेट, उपकरण कैबिनेट, वितरण कैबिनेट, ऊपरी कंप्यूटर, आदि

5. सहायक प्रणाली में मुख्य रूप से शामिल हैं: क्षार समाधान टैंक, कच्चे माल की पानी की टंकी, मेक-अप वॉटर पंप, नाइट्रोजन सिलेंडर/बसबार, आदि/ 6. उपकरण की समग्र सहायक प्रणाली में शामिल हैं: शुद्ध पानी की मशीन, चिलर टॉवर, चिलर, वायु कंप्रेसर, आदि

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन कूलर, और नियंत्रण प्रणाली के नियंत्रण में भेजे जाने से पहले पानी को ड्रिप ट्रैप द्वारा एकत्र किया जाता है; इलेक्ट्रोलाइट गुजरता हैहाइड्रोजनऔर ऑक्सीजन क्षार फिल्टर, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन क्षार कूलर क्रमशः परिसंचरण पंप की कार्रवाई के तहत, और फिर आगे के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में लौट आते हैं।

डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाओं और भंडारण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सिस्टम के दबाव को दबाव नियंत्रण प्रणाली और अंतर दबाव नियंत्रण प्रणाली द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन में उच्च शुद्धता और कम अशुद्धता के फायदे हैं। आमतौर पर, जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पन्न हाइड्रोजन गैस में अशुद्धियाँ केवल ऑक्सीजन और पानी होती हैं, कोई अन्य घटक नहीं (जो कुछ उत्प्रेरकों की विषाक्तता से बच सकते हैं)। यह उच्च शुद्धता वाली हाइड्रोजन गैस के उत्पादन की सुविधा प्रदान करता है, और शुद्ध गैस इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड औद्योगिक गैसों के मानकों को पूरा कर सकती है।

हाइड्रोजन उत्पादन इकाई द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन सिस्टम के कामकाजी दबाव को स्थिर करने और हाइड्रोजन से मुक्त पानी को हटाने के लिए एक बफर टैंक से गुजरता है।

हाइड्रोजन शुद्धिकरण उपकरण में प्रवेश करने के बाद, जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन को हाइड्रोजन से ऑक्सीजन, पानी और अन्य अशुद्धियों को हटाने के लिए उत्प्रेरक प्रतिक्रिया और आणविक चलनी सोखना के सिद्धांतों का उपयोग करके और अधिक शुद्ध किया जाता है।

उपकरण वास्तविक स्थिति के अनुसार स्वचालित हाइड्रोजन उत्पादन समायोजन प्रणाली स्थापित कर सकता है। गैस भार में परिवर्तन से हाइड्रोजन भंडारण टैंक के दबाव में उतार-चढ़ाव होगा। भंडारण टैंक पर स्थापित दबाव ट्रांसमीटर मूल सेट मूल्य के साथ तुलना के लिए पीएलसी को 4-20mA सिग्नल आउटपुट करेगा, और व्युत्क्रम परिवर्तन और पीआईडी ​​गणना के बाद, आकार को समायोजित करने के लिए रेक्टिफायर कैबिनेट को 20-4mA सिग्नल आउटपुट करेगा। इलेक्ट्रोलिसिस करंट, जिससे हाइड्रोजन भार में परिवर्तन के अनुसार हाइड्रोजन उत्पादन के स्वचालित समायोजन का उद्देश्य प्राप्त होता है।

जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया में एकमात्र प्रतिक्रिया पानी (H2O) है, जिसे जल पुनःपूर्ति पंप के माध्यम से लगातार कच्चे पानी की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। पुनःपूर्ति स्थिति हाइड्रोजन या ऑक्सीजन विभाजक पर स्थित है। इसके अलावा, सिस्टम छोड़ते समय हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को थोड़ी मात्रा में पानी निकालने की आवश्यकता होती है। कम पानी की खपत वाले उपकरण 1L/Nm ³ H2 की खपत कर सकते हैं, जबकि बड़े उपकरण इसे 0.9L/Nm ³ H2 तक कम कर सकते हैं। सिस्टम लगातार कच्चे पानी की भरपाई करता है, जो क्षारीय तरल स्तर और एकाग्रता की स्थिरता को बनाए रख सकता है। यह क्षारीय घोल की सांद्रता को बनाए रखने के लिए समय पर प्रतिक्रियाशील पानी की भरपाई भी कर सकता है।

1. ट्रांसफार्मर दिष्टकारी प्रणाली

इस प्रणाली में मुख्य रूप से दो उपकरण होते हैं, एक ट्रांसफार्मर और एक रेक्टिफायर कैबिनेट। इसका मुख्य कार्य फ्रंट-एंड मालिक द्वारा प्रदान की गई 10/35KV AC पावर को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के लिए आवश्यक DC पावर में परिवर्तित करना और इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को DC पावर की आपूर्ति करना है। आपूर्ति की गई बिजली का एक हिस्सा पानी के अणुओं को सीधे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित करने के लिए उपयोग किया जाता है, और दूसरा हिस्सा गर्मी उत्पन्न करता है, जिसे क्षार कूलर द्वारा ठंडा पानी के माध्यम से किया जाता है।

अधिकांश ट्रांसफार्मर तेल प्रकार के हैं। यदि घर के अंदर या किसी कंटेनर के अंदर रखा जाए, तो शुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जा सकता है। इलेक्ट्रोलाइटिक जल हाइड्रोजन उत्पादन उपकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रांसफार्मर विशेष ट्रांसफार्मर होते हैं जिन्हें प्रत्येक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के डेटा के अनुसार मिलान करने की आवश्यकता होती है, इसलिए वे अनुकूलित उपकरण हैं।

वर्तमान में, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला रेक्टिफायर कैबिनेट थाइरिस्टर प्रकार है, जो इसके लंबे उपयोग समय, उच्च स्थिरता और कम कीमत के कारण उपकरण निर्माताओं द्वारा समर्थित है। हालाँकि, बड़े पैमाने के उपकरणों को फ्रंट-एंड नवीकरणीय ऊर्जा के अनुकूल बनाने की आवश्यकता के कारण, थाइरिस्टर रेक्टिफायर कैबिनेट की रूपांतरण दक्षता अपेक्षाकृत कम है। वर्तमान में, विभिन्न रेक्टिफायर कैबिनेट निर्माता नए आईजीबीटी रेक्टिफायर कैबिनेट को अपनाने का प्रयास कर रहे हैं। पवन ऊर्जा जैसे अन्य उद्योगों में आईजीबीटी पहले से ही बहुत आम है, और ऐसा माना जाता है कि भविष्य में आईजीबीटी रेक्टिफायर कैबिनेट का महत्वपूर्ण विकास होगा।

1. वितरण कैबिनेट प्रणाली

वितरण कैबिनेट का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइटिक जल हाइड्रोजन उत्पादन उपकरण के पीछे हाइड्रोजन ऑक्सीजन पृथक्करण और शुद्धिकरण प्रणाली में मोटरों के साथ विभिन्न घटकों को बिजली की आपूर्ति करने के लिए किया जाता है, जिसमें 400V या आमतौर पर 380V उपकरण कहा जाता है। उपकरण में हाइड्रोजन ऑक्सीजन पृथक्करण ढांचे में क्षार परिसंचरण पंप और सहायक प्रणाली में मेक-अप वॉटर पंप शामिल है; सुखाने और शुद्धिकरण प्रणाली में हीटिंग तारों के लिए बिजली की आपूर्ति, साथ ही पूरे सिस्टम के लिए आवश्यक सहायक प्रणालियाँ जैसे शुद्ध जल मशीनें, चिलर, एयर कंप्रेसर, कूलिंग टॉवर और बैक-एंड हाइड्रोजन कंप्रेसर, हाइड्रोजनीकरण मशीनें, आदि। ., इसमें पूरे स्टेशन की प्रकाश व्यवस्था, निगरानी और अन्य प्रणालियों के लिए बिजली की आपूर्ति भी शामिल है।

1. Controएल प्रणाली

नियंत्रण प्रणाली पीएलसी स्वचालित नियंत्रण लागू करती है। पीएलसी आम तौर पर सीमेंस 1200 या 1500 को अपनाता है, और मानव-मशीन इंटरेक्शन इंटरफ़ेस टच स्क्रीन से सुसज्जित है। उपकरण के प्रत्येक सिस्टम के संचालन और पैरामीटर प्रदर्शन के साथ-साथ नियंत्रण तर्क का प्रदर्शन टच स्क्रीन पर महसूस किया जाता है।

5. क्षार समाधान परिसंचरण प्रणाली

इस प्रणाली में मुख्य रूप से निम्नलिखित मुख्य उपकरण शामिल हैं:

हाइड्रोजन ऑक्सीजन विभाजक - क्षार समाधान परिसंचरण पंप - वाल्व - क्षार समाधान फ़िल्टर - इलेक्ट्रोलाइटिक सेल

मुख्य प्रक्रिया इस प्रकार है: हाइड्रोजन ऑक्सीजन विभाजक में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के साथ मिश्रित क्षारीय घोल को गैस-तरल विभाजक द्वारा अलग किया जाता है और क्षारीय घोल परिसंचरण पंप में वापस भेज दिया जाता है। हाइड्रोजन विभाजक और ऑक्सीजन विभाजक यहां जुड़े हुए हैं, और क्षारीय घोल परिसंचरण पंप रिफ्लक्स्ड क्षारीय घोल को पीछे के छोर पर वाल्व और क्षारीय घोल फिल्टर तक प्रसारित करता है। फ़िल्टर द्वारा बड़ी अशुद्धियों को फ़िल्टर करने के बाद, क्षारीय घोल को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के अंदर प्रसारित किया जाता है।

6.हाइड्रोजन प्रणाली

हाइड्रोजन गैस कैथोड इलेक्ट्रोड पक्ष से उत्पन्न होती है और क्षारीय समाधान परिसंचरण प्रणाली के साथ विभाजक तक पहुंचती है। विभाजक के अंदर, हाइड्रोजन गैस अपेक्षाकृत हल्की होती है और स्वाभाविक रूप से क्षारीय घोल से अलग होकर विभाजक के ऊपरी भाग तक पहुँचती है। फिर, यह आगे पृथक्करण के लिए पाइपलाइनों से गुजरता है, ठंडे पानी से ठंडा किया जाता है, और बैक-एंड सुखाने और शुद्धिकरण प्रणाली तक पहुंचने से पहले लगभग 99% की शुद्धता प्राप्त करने के लिए ड्रिप कैचर द्वारा एकत्र किया जाता है।

निकासी: हाइड्रोजन गैस की निकासी का उपयोग मुख्य रूप से स्टार्ट-अप और शटडाउन अवधि, असामान्य संचालन, या जब शुद्धता मानकों के अनुरूप नहीं होती है, साथ ही समस्या निवारण के लिए भी किया जाता है।

7. ऑक्सीजन प्रणाली

ऑक्सीजन का मार्ग हाइड्रोजन के समान है, सिवाय इसके कि यह विभिन्न विभाजकों में किया जाता है।

ख़ाली करना: वर्तमान में, अधिकांश परियोजनाएँ ऑक्सीजन ख़ाली करने की विधि का उपयोग करती हैं।

उपयोग: ऑक्सीजन का उपयोग मूल्य केवल विशेष परियोजनाओं में ही सार्थक है, जैसे ऐसे अनुप्रयोग जो हाइड्रोजन और उच्च शुद्धता ऑक्सीजन दोनों का उपयोग कर सकते हैं, जैसे फाइबर ऑप्टिक निर्माता। कुछ बड़ी परियोजनाएँ ऐसी भी हैं जिनमें ऑक्सीजन के उपयोग के लिए जगह आरक्षित है। बैकएंड एप्लिकेशन परिदृश्य सुखाने और शुद्धिकरण के बाद तरल ऑक्सीजन के उत्पादन के लिए, या फैलाव प्रणालियों के माध्यम से चिकित्सा ऑक्सीजन के लिए हैं। हालाँकि, इन उपयोग परिदृश्यों की सटीकता को अभी भी और पुष्टि की आवश्यकता है।

8. शीतल जल व्यवस्था

पानी की इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है, और हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया को विद्युत ऊर्जा प्रदान की जानी चाहिए। हालाँकि, जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया में खपत की गई विद्युत ऊर्जा जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया के सैद्धांतिक ताप अवशोषण से अधिक है। दूसरे शब्दों में, इलेक्ट्रोलिसिस सेल में उपयोग की जाने वाली बिजली का एक हिस्सा गर्मी में परिवर्तित हो जाता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से शुरुआत में क्षारीय समाधान परिसंचरण प्रणाली को गर्म करने के लिए किया जाता है, जिससे क्षारीय समाधान का तापमान 90 ± 5 की आवश्यक तापमान सीमा तक बढ़ जाता है। उपकरण के लिए ℃. यदि इलेक्ट्रोलिसिस सेल रेटेड तापमान तक पहुंचने के बाद भी काम करना जारी रखता है, तो इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया क्षेत्र के सामान्य तापमान को बनाए रखने के लिए उत्पन्न गर्मी को पानी को ठंडा करने की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया क्षेत्र में उच्च तापमान ऊर्जा की खपत को कम कर सकता है, लेकिन यदि तापमान बहुत अधिक है, तो इलेक्ट्रोलिसिस कक्ष का डायाफ्राम क्षतिग्रस्त हो जाएगा, जो उपकरण के दीर्घकालिक संचालन के लिए भी हानिकारक होगा।

इस उपकरण के लिए इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान 95 ℃ से अधिक नहीं बनाए रखा जाना आवश्यक है। इसके अलावा, उत्पन्न हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को भी ठंडा और निरार्द्रीकृत करने की आवश्यकता होती है, और पानी-ठंडा थाइरिस्टर रेक्टिफायर डिवाइस भी आवश्यक शीतलन पाइपलाइनों से सुसज्जित है।

बड़े उपकरणों के पंप बॉडी को भी ठंडा पानी की भागीदारी की आवश्यकता होती है।

1. नाइट्रोजन भरने और नाइट्रोजन शुद्धिकरण प्रणाली

डिवाइस को डिबग करने और संचालित करने से पहले, सिस्टम पर नाइट्रोजन जकड़न परीक्षण आयोजित किया जाना चाहिए। सामान्य स्टार्टअप से पहले, सिस्टम के गैस चरण को नाइट्रोजन से शुद्ध करना भी आवश्यक है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के दोनों तरफ गैस चरण स्थान में गैस ज्वलनशील और विस्फोटक सीमा से बहुत दूर है।

उपकरण बंद होने के बाद, नियंत्रण प्रणाली स्वचालित रूप से दबाव बनाए रखेगी और सिस्टम के अंदर एक निश्चित मात्रा में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन बनाए रखेगी। यदि स्टार्टअप के दौरान दबाव अभी भी मौजूद है, तो शुद्धिकरण क्रिया करने की कोई आवश्यकता नहीं है। हालाँकि, यदि दबाव पूरी तरह से कम हो जाता है, तो नाइट्रोजन शुद्धिकरण क्रिया फिर से करने की आवश्यकता होती है।

1. हाइड्रोजन सुखाने (शुद्धिकरण) प्रणाली (वैकल्पिक)

पानी के इलेक्ट्रोलिसिस से तैयार हाइड्रोजन गैस को एक समानांतर ड्रायर द्वारा निरार्द्रीकृत किया जाता है, और अंत में सूखी हाइड्रोजन गैस प्राप्त करने के लिए एक सिंटेड निकल ट्यूब फिल्टर द्वारा शुद्ध किया जाता है। उत्पाद हाइड्रोजन के लिए उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं के अनुसार, सिस्टम एक शुद्धिकरण उपकरण जोड़ सकता है, जो शुद्धिकरण के लिए पैलेडियम प्लैटिनम बाईमेटेलिक कैटेलिटिक डीऑक्सीजनेशन का उपयोग करता है।

जल इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन उत्पादन इकाई द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन को बफर टैंक के माध्यम से हाइड्रोजन शुद्धिकरण इकाई में भेजा जाता है।

हाइड्रोजन गैस पहले एक डीऑक्सीजनेशन टॉवर से गुजरती है, और एक उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत, हाइड्रोजन गैस में ऑक्सीजन हाइड्रोजन गैस के साथ प्रतिक्रिया करके पानी का उत्पादन करती है।

प्रतिक्रिया सूत्र: 2H2+O2 2H2O.

फिर, हाइड्रोजन गैस एक हाइड्रोजन कंडेनसर से गुजरती है (जो गैस को ठंडा करके जल वाष्प को पानी में बदल देती है, जिसे एक कलेक्टर के माध्यम से सिस्टम के बाहर स्वचालित रूप से छुट्टी दे दी जाती है) और सोखना टॉवर में प्रवेश करती है।