หน่วยผลิตไฮโดรเจนแบบอิเล็กโทรไลซิสประกอบด้วยอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนแบบอิเล็กโทรไลซิสในน้ำครบชุด อุปกรณ์หลักมีดังนี้:
1. เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์
2. อุปกรณ์แยกก๊าซและของเหลว
3. ระบบการอบแห้งและฟอกอากาศ
4. ส่วนไฟฟ้าประกอบด้วย: หม้อแปลง ตู้แปลงกระแสไฟฟ้า ตู้ควบคุมโปรแกรม PLC ตู้เครื่องมือ ตู้จ่ายไฟ คอมพิวเตอร์โฮสต์ ฯลฯ
5. ระบบเสริมประกอบด้วย: ถังด่าง, ถังน้ำวัตถุดิบ, ปั๊มจ่ายน้ำ, ขวดไนโตรเจน/บัสบาร์ ฯลฯ
6. ระบบเสริมโดยรวมของอุปกรณ์ประกอบด้วย: เครื่องทำน้ำบริสุทธิ์ หอคอยหล่อเย็น เครื่องทำความเย็น เครื่องอัดอากาศ ฯลฯ
ในหน่วยการผลิตไฮโดรเจนแบบอิเล็กโทรไลต์ น้ำจะถูกย่อยสลายเป็นไฮโดรเจน 1 ส่วนและออกซิเจน 1/2 ส่วนในเครื่องอิเล็กโทรไลต์ภายใต้การทำงานของกระแสตรง ไฮโดรเจนและออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะถูกส่งไปยังเครื่องแยกก๊าซและของเหลวพร้อมกับอิเล็กโทรไลต์เพื่อแยก ไฮโดรเจนและออกซิเจนจะถูกทำให้เย็นลงโดยเครื่องทำความเย็นไฮโดรเจนและออกซิเจน และตัวดักหยดจะจับและกำจัดน้ำ จากนั้นจึงส่งออกภายใต้การควบคุมของระบบควบคุม อิเล็กโทรไลต์จะผ่านไฮโดรเจน ตัวกรองอัลคาไลออกซิเจน ไฮโดรเจน ตัวกรองอัลคาไลออกซิเจน ฯลฯ ภายใต้การทำงานของปั๊มหมุนเวียน จากนั้นจึงส่งกลับไปยังเครื่องอิเล็กโทรไลต์เพื่อดำเนินการอิเล็กโทรไลต์ต่อไป
ความดันของระบบจะถูกปรับผ่านระบบควบคุมความดันและระบบควบคุมความดันที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการของกระบวนการและการจัดเก็บในภายหลัง
ไฮโดรเจนที่ผลิตได้จากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำมีข้อดีคือมีความบริสุทธิ์สูงและมีสิ่งเจือปนน้อย โดยทั่วไป สิ่งเจือปนในไฮโดรเจนที่ผลิตได้จากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำมีเพียงออกซิเจนและน้ำเท่านั้น และไม่มีส่วนประกอบอื่นใด (ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการเกิดพิษจากตัวเร่งปฏิกิริยาบางชนิดได้) ซึ่งทำให้สะดวกสำหรับการผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง หลังจากการทำให้บริสุทธิ์แล้ว ก๊าซที่ผลิตได้สามารถเข้าถึงตัวบ่งชี้ของก๊าซอุตสาหกรรมระดับอิเล็กทรอนิกส์ได้
ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนจะผ่านถังบัฟเฟอร์เพื่อรักษาเสถียรภาพความดันการทำงานของระบบและกำจัดน้ำอิสระในไฮโดรเจนออกไปอีก
หลังจากไฮโดรเจนเข้าสู่เครื่องฟอกไฮโดรเจนแล้ว ไฮโดรเจนที่ผลิตได้จากอิเล็กโทรไลซิสน้ำก็จะถูกฟอกต่อไป และออกซิเจน น้ำ และสิ่งเจือปนอื่นๆ ในไฮโดรเจนจะถูกกำจัดออกโดยใช้หลักการของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับด้วยตะแกรงโมเลกุล
อุปกรณ์สามารถตั้งค่าระบบปรับอัตโนมัติสำหรับการผลิตไฮโดรเจนตามสถานการณ์จริง การเปลี่ยนแปลงของโหลดก๊าซจะทำให้แรงดันของถังเก็บไฮโดรเจนผันผวน เครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่ติดตั้งบนถังเก็บจะส่งสัญญาณ 4-20mA และส่งไปยัง PLC และหลังจากเปรียบเทียบค่าที่ตั้งไว้เดิมและทำการแปลงผกผันและคำนวณ PID แล้ว สัญญาณ 20~4mA จะถูกส่งออกและส่งไปยังตู้แปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อปรับขนาดของกระแสอิเล็กโทรไลซิส จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการปรับการผลิตไฮโดรเจนโดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดไฮโดรเจน
อุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนจากไฟฟ้าอัลคาไลน์ในน้ำประกอบด้วยระบบต่างๆ ดังต่อไปนี้เป็นหลัก:
(1)ระบบน้ำวัตถุดิบ
สิ่งเดียวที่ทำปฏิกิริยาในกระบวนการผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าจากน้ำคือน้ำ (H2O) ซึ่งจำเป็นต้องเติมน้ำดิบอย่างต่อเนื่องผ่านปั๊มเติมน้ำ ตำแหน่งการเติมน้ำอยู่บนตัวแยกไฮโดรเจนหรือออกซิเจน นอกจากนี้ จะต้องนำไฮโดรเจนและออกซิเจนออกเล็กน้อยเมื่อออกจากระบบ การใช้น้ำของอุปกรณ์ขนาดเล็กคือ 1L/Nm³H2 และของอุปกรณ์ขนาดใหญ่สามารถลดลงเหลือ 0.9L/Nm³H2 ระบบจะเติมน้ำดิบอย่างต่อเนื่อง ด้วยการเติมน้ำ สามารถรักษาเสถียรภาพของระดับของเหลวอัลคาไลและความเข้มข้นของอัลคาไลได้ และสามารถเติมสารละลายปฏิกิริยาได้ทันเวลา
2) ระบบหม้อแปลงไฟฟ้า
ระบบนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์หลักสองชิ้น ได้แก่ หม้อแปลงและตู้แปลงกระแสไฟฟ้า หน้าที่หลักคือแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ 10/35KV ที่เจ้าของเครื่องจ่ายไฟให้มาเป็นกระแสไฟฟ้ากระแสตรงที่อิเล็กโทรไลเซอร์ต้องการ และจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสตรงให้กับอิเล็กโทรไลเซอร์ กระแสไฟฟ้าที่จ่ายไปส่วนหนึ่งจะถูกใช้เพื่อย่อยสลายน้ำโดยตรง โมเลกุลคือไฮโดรเจนและออกซิเจน ส่วนอีกส่วนหนึ่งจะสร้างความร้อน ซึ่งจะถูกระบายออกโดยเครื่องทำความเย็นโซดาไฟผ่านน้ำหล่อเย็น
หม้อแปลงส่วนใหญ่เป็นแบบน้ำมัน หากติดตั้งในอาคารหรือในภาชนะ สามารถใช้หม้อแปลงแบบแห้งได้ หม้อแปลงที่ใช้ในอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนน้ำแบบอิเล็กโทรไลต์เป็นหม้อแปลงพิเศษและต้องจับคู่ตามข้อมูลของอิเล็กโทรไลต์แต่ละเครื่อง ดังนั้นจึงเป็นอุปกรณ์ที่ปรับแต่งได้
(3) ระบบตู้จ่ายไฟฟ้า
ตู้จ่ายไฟส่วนใหญ่ใช้เพื่อจ่ายไฟ 400V หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า 380V ให้กับอุปกรณ์ต่างๆ ที่มีมอเตอร์ในระบบแยกและฟอกไฮโดรเจนและออกซิเจนที่อยู่เบื้องหลังอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนของน้ำอิเล็กโทรไลต์ อุปกรณ์ดังกล่าวรวมถึงการหมุนเวียนด่างในกรอบการแยกไฮโดรเจนและออกซิเจน ปั๊ม ปั๊มเติมน้ำในระบบเสริม สายทำความร้อนในระบบอบแห้งและฟอก และระบบเสริมที่จำเป็นสำหรับระบบทั้งหมด เช่น เครื่องทำน้ำบริสุทธิ์ เครื่องทำความเย็น เครื่องอัดอากาศ หอคอยหล่อเย็น และเครื่องอัดไฮโดรเจนด้านหลัง เครื่องไฮโดรจิเนชัน และอุปกรณ์อื่นๆ แหล่งจ่ายไฟยังรวมถึงแหล่งจ่ายไฟสำหรับไฟส่องสว่าง ระบบตรวจสอบ และระบบอื่นๆ ของสถานีทั้งหมด
(4) ระบบควบคุม
ระบบควบคุมใช้ PLC ควบคุมอัตโนมัติ PLC มักใช้ Siemens 1200 หรือ 1500 มีหน้าจอสัมผัสแบบโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ และแสดงการทำงานและพารามิเตอร์ของระบบแต่ละระบบของอุปกรณ์ รวมถึงแสดงตรรกะการควบคุมบนหน้าจอสัมผัส
5)ระบบหมุนเวียนของด่าง
ระบบนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์หลักๆ ดังต่อไปนี้:
เครื่องแยกไฮโดรเจนและออกซิเจน - ปั๊มหมุนเวียนด่าง - วาล์ว - ตัวกรองด่าง - เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์
กระบวนการหลักคือ: ของเหลวอัลคาไลที่ผสมกับไฮโดรเจนและออกซิเจนในเครื่องแยกไฮโดรเจนและออกซิเจนจะถูกแยกโดยเครื่องแยกก๊าซ-ของเหลวแล้วไหลกลับไปยังปั๊มหมุนเวียนของเหลวอัลคาไล ที่นี่ เครื่องแยกไฮโดรเจนและเครื่องแยกออกซิเจนจะเชื่อมต่อกัน และปั๊มหมุนเวียนของเหลวอัลคาไลจะไหลย้อนกลับ ของเหลวอัลคาไลจะไหลเวียนไปยังวาล์วและตัวกรองของเหลวอัลคาไลที่ปลายด้านหลัง หลังจากที่ตัวกรองกรองสิ่งสกปรกขนาดใหญ่ออกแล้ว ของเหลวอัลคาไลจะไหลเวียนไปยังด้านในของเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์
(6)ระบบไฮโดรเจน
ไฮโดรเจนจะถูกสร้างขึ้นจากด้านขั้วลบของอิเล็กโทรดและไปถึงเครื่องแยกพร้อมกับระบบหมุนเวียนของเหลวอัลคาไล ในเครื่องแยก เนื่องจากไฮโดรเจนเองมีน้ำหนักเบา จึงจะแยกออกจากของเหลวอัลคาไลโดยธรรมชาติและไปถึงส่วนบนของเครื่องแยก จากนั้นจึงผ่านท่อเพื่อแยกและระบายความร้อนเพิ่มเติม หลังจากระบายความร้อนด้วยน้ำแล้ว ตัวดักหยดน้ำจะจับหยดน้ำและไปถึงความบริสุทธิ์ประมาณ 99% ซึ่งจะไปถึงระบบอบแห้งและฟอกอากาศส่วนหลัง
การอพยพ: การอพยพไฮโดรเจนส่วนใหญ่ใช้สำหรับการอพยพในระหว่างการเริ่มต้นและการปิดระบบ การทำงานที่ผิดปกติหรือความล้มเหลวของความบริสุทธิ์ และการอพยพเนื่องจากความผิดพลาด
(7) ระบบออกซิเจน
เส้นทางของออกซิเจนจะคล้ายกับไฮโดรเจน เพียงแต่มีตัวแยกที่แตกต่างกัน
การอพยพ : ในปัจจุบันโครงการออกซิเจนส่วนใหญ่ได้รับการแก้ไขโดยการอพยพ
การใช้ประโยชน์: มูลค่าการใช้ประโยชน์ออกซิเจนมีความหมายเฉพาะในโครงการพิเศษ เช่น สถานการณ์การใช้งานบางอย่างที่สามารถใช้ทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น ผู้ผลิตเส้นใยแก้วนำแสง นอกจากนี้ยังมีโครงการขนาดใหญ่บางโครงการที่สงวนพื้นที่ไว้สำหรับการใช้ประโยชน์จากออกซิเจน สถานการณ์การใช้งานเบื้องหลัง ได้แก่ การผลิตออกซิเจนเหลวหลังจากการทำให้แห้งและการทำให้บริสุทธิ์ หรือการใช้ออกซิเจนทางการแพทย์ผ่านระบบกระจาย อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงสถานการณ์การใช้งานเหล่านี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน การยืนยันเพิ่มเติม
(8)ระบบน้ำหล่อเย็น
กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน กระบวนการผลิตไฮโดรเจนจะต้องได้รับพลังงานไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม พลังงานไฟฟ้าที่ใช้โดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกินกว่าการดูดซับความร้อนตามทฤษฎีของปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ กล่าวคือ ส่วนหนึ่งของไฟฟ้าที่ใช้โดยเครื่องอิเล็กโทรไลซิสจะถูกแปลงเป็นความร้อน ความร้อนส่วนนี้ใช้เป็นหลักในการให้ความร้อนแก่ระบบหมุนเวียนของด่างในตอนเริ่มต้น เพื่อให้อุณหภูมิของสารละลายด่างเพิ่มขึ้นถึงช่วงอุณหภูมิ 90±5°C ที่อุปกรณ์ต้องการ หากเครื่องอิเล็กโทรไลซิสยังคงทำงานต่อไปหลังจากถึงอุณหภูมิที่กำหนด จำเป็นต้องใช้ความร้อนที่เกิดขึ้น น้ำหล่อเย็นจะถูกนำออกมาเพื่อรักษาอุณหภูมิปกติของโซนปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิส อุณหภูมิที่สูงในโซนปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสสามารถลดการใช้พลังงานได้ แต่หากอุณหภูมิสูงเกินไป เมมเบรนของห้องอิเล็กโทรไลซิสจะถูกทำลาย ซึ่งจะส่งผลเสียต่อการทำงานในระยะยาวของอุปกรณ์ด้วย
อุปกรณ์นี้ต้องรักษาอุณหภูมิในการทำงานให้ไม่เกิน 95°C นอกจากนี้ ไฮโดรเจนและออกซิเจนที่ผลิตขึ้นยังต้องได้รับการทำความเย็นและลดความชื้นด้วย นอกจากนี้ อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมด้วยซิลิกอนที่ระบายความร้อนด้วยน้ำยังติดตั้งท่อระบายความร้อนที่จำเป็นด้วย
ตัวปั๊มของอุปกรณ์ขนาดใหญ่ยังต้องอาศัยน้ำหล่อเย็นร่วมด้วย
(9) ระบบเติมไนโตรเจนและไล่ไนโตรเจน
ก่อนทำการดีบักและใช้งานอุปกรณ์ จะต้องเติมไนโตรเจนลงในระบบเพื่อทดสอบความหนาแน่นของอากาศ ก่อนเริ่มการทำงานตามปกติ จำเป็นต้องไล่ก๊าซออกจากเฟสของระบบด้วยไนโตรเจนเพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซในช่องว่างเฟสก๊าซทั้งสองด้านของไฮโดรเจนและออกซิเจนอยู่ห่างจากบริเวณที่ติดไฟและระเบิดได้
หลังจากปิดอุปกรณ์แล้ว ระบบควบคุมจะรักษาแรงดันโดยอัตโนมัติและรักษาไฮโดรเจนและออกซิเจนจำนวนหนึ่งไว้ในระบบ หากยังคงพบแรงดันเมื่อเปิดอุปกรณ์ ไม่จำเป็นต้องทำการไล่ลม อย่างไรก็ตาม หากกำจัดแรงดันทั้งหมดแล้ว จะต้องไล่ลมอีกครั้ง การไล่ลมไนโตรเจน
(10) ระบบการอบแห้ง (การทำให้บริสุทธิ์) ด้วยไฮโดรเจน (ทางเลือก)
ไฮโดรเจนที่ผลิตได้จากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำจะถูกทำให้แห้งด้วยเครื่องอบแห้งแบบขนาน และในขั้นสุดท้ายจะถูกทำให้เป็นผงด้วยตัวกรองแบบท่อผสมนิกเกิลเพื่อให้ได้ไฮโดรเจนแห้ง (ตามความต้องการของผู้ใช้สำหรับไฮโดรเจนของผลิตภัณฑ์ ระบบอาจเพิ่มอุปกรณ์ฟอกอากาศเข้าไป และกระบวนการฟอกอากาศจะใช้กระบวนการดีออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาไบเมทัลลิกแพลเลเดียม-แพลตตินัม)
ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนแบบอิเล็กโทรไลซิสน้ำจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ฟอกไฮโดรเจนผ่านถังบัฟเฟอร์
ไฮโดรเจนจะผ่านหอดีออกซิเจนก่อน ภายใต้การทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา ออกซิเจนในไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อสร้างน้ำ
สูตรปฏิกิริยา : 2H2+O2 2H2O.
จากนั้น ไฮโดรเจนจะผ่านคอนเดนเซอร์ไฮโดรเจน (ซึ่งทำหน้าที่ระบายความร้อนแก๊สเพื่อควบแน่นไอน้ำในแก๊สเพื่อสร้างน้ำ และน้ำที่ควบแน่นจะถูกระบายออกจากระบบโดยอัตโนมัติผ่านตัวเก็บของเหลว) และเข้าสู่หอคอยการดูดซับ
เวลาโพสต์ : 14 พ.ค. 2567
