في عملية إنتاج الهيدروجين في المحلل الكهربائي القلوي، كيفية جعل الجهاز يعمل بشكل مستقر، بالإضافة إلى جودة المحلل الكهربائي نفسه، فإن كمية دوران المحلول القلوي التي يتم ضبطها هي أيضًا عامل تأثير مهم.
مؤخرًا، في اجتماع تبادل تكنولوجيا إنتاج السلامة للجنة المهنية للهيدروجين التابعة لجمعية الغازات الصناعية الصينية، شارك هوانغ لي، رئيس برنامج تشغيل وصيانة الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه، خبرتنا حول إعداد حجم دوران الهيدروجين والمحلول القلوي في عملية الاختبار والتشغيل والصيانة الفعلية.
ما يلي هو الورقة الأصلية.
——————
في ظل خلفية استراتيجية الكربون المزدوجة الوطنية، بدأت شركة Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd، المتخصصة في إنتاج الهيدروجين منذ 25 عامًا وكانت أول من شارك في مجال طاقة الهيدروجين، في توسيع تطوير تكنولوجيا ومعدات الهيدروجين الأخضر، بما في ذلك تصميم عداءات خزان التحليل الكهربائي، وتصنيع المعدات، وطلاء الأقطاب الكهربائية، بالإضافة إلى اختبار خزان التحليل الكهربائي وتشغيله وصيانته.
واحدمبدأ عمل المحلل الكهربائي القلوي
عن طريق تمرير تيار مباشر عبر محلل كهربائي مملوء بالإلكتروليت، تتفاعل جزيئات الماء كيميائيًا كهربائيًا على الأقطاب الكهربائية وتتحلل إلى هيدروجين وأكسجين. من أجل تعزيز توصيل الإلكتروليت، يكون الإلكتروليت العام عبارة عن محلول مائي بتركيز 30٪ هيدروكسيد البوتاسيوم أو 25٪ هيدروكسيد الصوديوم.
يتكون المحلل الكهربائي من عدة خلايا كهربائية. تتكون كل غرفة تحليل كهربائي من كاثود وأنود وحجاب حاجز وإلكتروليت. الوظيفة الرئيسية للحجاب الحاجز هي منع نفاذ الغاز. في الجزء السفلي من المحلل الكهربائي يوجد مدخل ومخرج مشترك، الجزء العلوي من خليط الغاز والسائل من قناة تدفق القلويات والأكسي القلوي. عند تمرير جهد معين من التيار المباشر، عندما يتجاوز الجهد جهد التحلل النظري للماء 1.23 فولت والجهد الحراري المحايد 1.48 فولت فوق قيمة معينة، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال بين القطب الكهربائي وواجهة السائل، يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين.
اثنان كيف يتم تدوير المحلول القلوي
1️⃣دورة مختلطة من الهيدروجين والأكسجين
في هذا الشكل من الدوران، يدخل المحلول القلوي إلى مضخة دوران المحلول القلوي من خلال أنبوب التوصيل في الجزء السفلي من فاصل الهيدروجين وفاصل الأكسجين، ثم يدخل إلى حجرات الكاثود والأنود في المحلل الكهربائي بعد التبريد والترشيح. مزايا الدوران المختلط هي البنية البسيطة والعملية القصيرة والتكلفة المنخفضة، ويمكن أن تضمن نفس حجم دوران المحلول القلوي في حجرات الكاثود والأنود في المحلل الكهربائي؛ العيب هو أنه من ناحية، قد يؤثر على نقاء الهيدروجين والأكسجين، ومن ناحية أخرى، قد يتسبب في خروج مستوى فاصل الهيدروجين والأكسجين عن التعديل، مما قد يؤدي إلى زيادة خطر اختلاط الهيدروجين والأكسجين. في الوقت الحاضر، يعتبر الجانب الهيدروجين والأكسجين من دورة خلط المحلول القلوي هو العملية الأكثر شيوعًا.
2️⃣دوران منفصل للهيدروجين والأكسجين
يتطلب هذا الشكل من الدوران مضختين لدوران المحلول القلوي، أي دورانين داخليين. يمر المحلول القلوي في الجزء السفلي من فاصل الهيدروجين عبر مضخة دوران جانب الهيدروجين، ويتم تبريده وترشيحه، ثم يدخل إلى حجرة الكاثود في المحلل الكهربائي؛ يمر المحلول القلوي في الجزء السفلي من فاصل الأكسجين عبر مضخة دوران جانب الأكسجين، ويتم تبريده وترشيحه، ثم يدخل إلى حجرة الأنود في المحلل الكهربائي. ميزة الدوران المستقل للمحلول القلوي هي أن الهيدروجين والأكسجين الناتجين عن التحليل الكهربائي يتمتعان بنقاء عالٍ، مما يتجنب فعليًا خطر خلط فاصل الهيدروجين والأكسجين؛ العيب هو أن الهيكل والعملية معقدان ومكلفان، ومن الضروري أيضًا ضمان اتساق معدل التدفق والرأس والطاقة والمعلمات الأخرى للمضخات على كلا الجانبين، مما يزيد من تعقيد العملية، ويطرح شرط التحكم في استقرار كلا جانبي النظام.
ثلاثة تأثير معدل التدفق المتداول للمحلول القلوي على إنتاج الهيدروجين عن طريق الماء بالتحليل الكهربائي وحالة عمل المحلل الكهربائي
1️⃣دوران مفرط للمحلول القلوي
(（1） التأثير على نقاء الهيدروجين والأكسجين
نظرًا لأن الهيدروجين والأكسجين لهما قابلية ذوبان معينة في المحلول القلوي، فإن حجم الدوران كبير جدًا بحيث تزداد الكمية الإجمالية للهيدروجين والأكسجين المذابين وتدخل إلى كل غرفة مع المحلول القلوي، مما يتسبب في تقليل نقاء الهيدروجين والأكسجين في مخرج المحلل الكهربائي؛ حجم الدوران كبير جدًا بحيث تكون مدة بقاء فاصل سائل الهيدروجين والأكسجين قصيرة جدًا، ويتم إرجاع الغاز الذي لم يتم فصله بالكامل إلى داخل المحلل الكهربائي مع المحلول القلوي، مما يؤثر على كفاءة التفاعل الكهروكيميائي للمحلل الكهربائي ونقاء الهيدروجين والأكسجين، وعلاوة على ذلك سيؤثر هذا على كفاءة التفاعل الكهروكيميائي في المحلل الكهربائي ونقاء الهيدروجين والأكسجين، وسيؤثر كذلك على قدرة معدات تنقية الهيدروجين والأكسجين على إزالة الهيدروجين والأكسجين، مما يؤدي إلى تأثير ضعيف لتنقية الهيدروجين والأكسجين والتأثير على جودة المنتجات.
(（2） التأثير على درجة حرارة الخزان
في ظل حالة بقاء درجة حرارة مخرج مبرد المحلول القلوي دون تغيير، فإن تدفق المحلول القلوي الزائد سيزيل المزيد من الحرارة من المحلل الكهربائي، مما يتسبب في انخفاض درجة حرارة الخزان وزيادة الطاقة.
(（3） التأثير على التيار والجهد
سيؤثر الدوران المفرط للمحلول القلوي على استقرار التيار والجهد. سيتداخل التدفق السائل المفرط مع التقلبات الطبيعية للتيار والجهد، مما يتسبب في عدم استقرار التيار والجهد بسهولة، مما يتسبب في تقلبات في حالة عمل خزان المقوم والمحول، وبالتالي التأثير على إنتاج وجودة الهيدروجين.
(（4） زيادة استهلاك الطاقة
يمكن أن يؤدي دوران المحلول القلوي المفرط أيضًا إلى زيادة استهلاك الطاقة وزيادة تكاليف التشغيل وتقليل كفاءة طاقة النظام. بشكل أساسي في زيادة نظام الدوران الداخلي للمياه المساعدة للتبريد والرش والمروحة الخارجية، وحمل المياه المبردة، وما إلى ذلك، بحيث تزداد استهلاك الطاقة، وتزداد إجمالي استهلاك الطاقة.
(（5） التسبب في تعطل المعدات
يزيد دوران المحلول القلوي المفرط من الحمل على مضخة دوران المحلول القلوي، والذي يتوافق مع زيادة معدل التدفق والضغط وتقلبات درجة الحرارة في المحلل الكهربائي، مما يؤثر بدوره على الأقطاب الكهربائية والحجاب الحاجز والحشيات داخل المحلل الكهربائي، مما قد يؤدي إلى أعطال أو أضرار في المعدات، وزيادة في عبء العمل للصيانة والإصلاح.
2️⃣دوران المحلول القلوي صغير جدًا
(（1） التأثير على درجة حرارة الخزان
عندما يكون حجم دوران المحلول القلوي غير كافٍ، لا يمكن إزالة الحرارة الموجودة في المحلل الكهربائي في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى زيادة في درجة الحرارة. بيئة درجة الحرارة المرتفعة تجعل ضغط البخار المشبع للماء في الطور الغازي يرتفع ويزداد محتوى الماء. إذا لم يتم تكثيف الماء بشكل كافٍ، فسوف يزيد من عبء نظام التنقية ويؤثر على تأثير التنقية، وسيؤثر أيضًا على تأثير وعمر المحفز والممتز.
(（2） التأثير على عمر الحجاب الحاجز
ستؤدي بيئة درجة الحرارة المرتفعة المستمرة إلى تسريع شيخوخة الحجاب الحاجز، وجعل أدائه يتدهور أو حتى ينفجر، مما يسهل التسبب في نفاذية الحجاب الحاجز على كلا الجانبين للهيدروجين والأكسجين المتبادلين، مما يؤثر على نقاء الهيدروجين والأكسجين. عندما يكون التسلل المتبادل قريبًا من الحد الأدنى للانفجار بحيث تزداد احتمالية خطر المحلل الكهربائي بشكل كبير. في الوقت نفسه، ستتسبب درجة الحرارة المرتفعة المستمرة أيضًا في تلف التسرب للحشية المانعة للتسرب، مما يقلل من عمرها التشغيلي.
(（3） التأثير على الأقطاب الكهربائية
إذا كانت كمية دوران المحلول القلوي صغيرة جدًا، فلا يمكن للغاز المنتج أن يترك المركز النشط للقطب الكهربائي بسرعة، وتتأثر كفاءة التحليل الكهربائي؛ إذا لم يتمكن القطب الكهربائي من الاتصال الكامل بالمحلول القلوي لإجراء التفاعل الكهروكيميائي، فسيحدث تفريغ جزئي غير طبيعي وحرق جاف، مما يؤدي إلى تسريع تساقط المحفز على القطب الكهربائي.
(（4 ） التأثير على جهد الخلية
كمية دوران المحلول القلوي صغيرة جدًا، لأنه لا يمكن إزالة فقاعات الهيدروجين والأكسجين المتولدة في المركز النشط للقطب الكهربائي في الوقت المناسب، وتزداد كمية الغازات المذابة في الإلكتروليت، مما يتسبب في زيادة في جهد الغرفة الصغيرة وارتفاع في استهلاك الطاقة.
أربعة طرق لتحديد معدل تدفق دوران المحلول القلوي الأمثل
لحل المشكلات المذكورة أعلاه، من الضروري اتخاذ الإجراءات المقابلة، مثل التحقق بانتظام من نظام دوران المحلول القلوي لضمان تشغيله الطبيعي؛ الحفاظ على ظروف تبديد حرارة جيدة حول المحلل الكهربائي؛ وضبط معلمات تشغيل المحلل الكهربائي، إذا لزم الأمر، من أجل تجنب حدوث حجم كبير جدًا أو صغير جدًا لدوران المحلول القلوي.
يجب تحديد معدل تدفق دوران المحلول القلوي الأمثل بناءً على معلمات فنية محددة للمحلل الكهربائي، مثل حجم المحلل الكهربائي، وعدد الغرف، وضغط التشغيل، ودرجة حرارة التفاعل، وتوليد الحرارة، وتركيز المحلول القلوي، ومبرد المحلول القلوي، وفاصل الهيدروجين والأكسجين، وكثافة التيار، ونقاء الغاز ومتطلبات أخرى، ومتانة المعدات والأنابيب وعوامل أخرى.
أبعاد المعلمات الفنية：
الأحجام 4800x2240x2281mm
الوزن الإجمالي 40700 كجم
حجم الغرفة الفعال 1830、عدد الغرف 238个
كثافة تيار المحلل الكهربائي 5000 أمبير/م²
ضغط التشغيل 1.6 ميجا باسكال
درجة حرارة التفاعل 90℃±5℃
حجم الهيدروجين المنتج للمحلل الكهربائي الواحد 1300Nm³/ساعة
الأكسجين المنتج 650Nm³/ساعة
التيار المباشر n13100A、جهد التيار المستمر 480 فولت
مبرد المحلول القلوي Φ700x4244mm
مساحة التبادل الحراري 88.2m²
فاصل الهيدروجين والأكسجين Φ1300x3916mm
فاصل الأكسجين Φ1300x3916mm
تركيز محلول هيدروكسيد البوتاسيوم 30%
قيمة مقاومة الماء النقي >5MΩ·cm
العلاقة بين محلول هيدروكسيد البوتاسيوم والمحلل الكهربائي：
اجعل الماء النقي موصلًا، وأخرج الهيدروجين والأكسجين، وقم بإزالة الحرارة. يتم استخدام تدفق مياه التبريد للتحكم في درجة حرارة المحلول القلوي بحيث تكون درجة حرارة تفاعل المحلل الكهربائي مستقرة نسبيًا، ويتم استخدام توليد الحرارة للمحلل الكهربائي وتدفق مياه التبريد لمطابقة التوازن الحراري للنظام لتحقيق أفضل حالة عمل ومعلمات التشغيل الأكثر توفيرًا للطاقة.
بناءً على العمليات الفعلية：
التحكم في حجم دوران المحلول القلوي عند 60 م³/ساعة，
يفتح تدفق مياه التبريد عند حوالي 95%，
يتم التحكم في درجة حرارة تفاعل المحلل الكهربائي عند 90 درجة مئوية عند الحمل الكامل，
أفضل حالة استهلاك طاقة التيار المستمر للمحلل الكهربائي هي 4.56 كيلو واط ساعة/Nm³H₂.
خمسةتلخيص
لتلخيص ذلك، يعد حجم دوران المحلول القلوي معلمة مهمة في عملية إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه، والتي تتعلق بنقاء الغاز، وجهد الغرفة، ودرجة حرارة المحلل الكهربائي والمعلمات الأخرى. من المناسب التحكم في حجم الدوران عند 2 ~ 4 مرات/ساعة/دقيقة من استبدال المحلول القلوي في الخزان. من خلال التحكم الفعال في حجم دوران المحلول القلوي، فإنه يضمن التشغيل المستقر والآمن لمعدات إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه لفترة طويلة من الزمن.
في عملية إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه في المحلل الكهربائي القلوي، يعد تحسين معلمات حالة العمل وتصميم عداء المحلل الكهربائي، جنبًا إلى جنب مع اختيار مادة القطب الكهربائي ومادة الحجاب الحاجز، هو المفتاح لزيادة التيار وتقليل جهد الخزان وتوفير استهلاك الطاقة.
——اتصل بنا——
هاتف: +86 028 6259 0080
فاكس: +86 028 6259 0100
البريد الإلكتروني: tech@allygas.com
في عملية إنتاج الهيدروجين في المحلل الكهربائي القلوي، كيفية جعل الجهاز يعمل بشكل مستقر، بالإضافة إلى جودة المحلل الكهربائي نفسه، فإن كمية دوران المحلول القلوي التي يتم ضبطها هي أيضًا عامل تأثير مهم.
مؤخرًا، في اجتماع تبادل تكنولوجيا إنتاج السلامة للجنة المهنية للهيدروجين التابعة لجمعية الغازات الصناعية الصينية، شارك هوانغ لي، رئيس برنامج تشغيل وصيانة الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه، خبرتنا حول إعداد حجم دوران الهيدروجين والمحلول القلوي في عملية الاختبار والتشغيل والصيانة الفعلية.
ما يلي هو الورقة الأصلية.
——————
في ظل خلفية استراتيجية الكربون المزدوجة الوطنية، بدأت شركة Ally Hydrogen Energy Technology Co., Ltd، المتخصصة في إنتاج الهيدروجين منذ 25 عامًا وكانت أول من شارك في مجال طاقة الهيدروجين، في توسيع تطوير تكنولوجيا ومعدات الهيدروجين الأخضر، بما في ذلك تصميم عداءات خزان التحليل الكهربائي، وتصنيع المعدات، وطلاء الأقطاب الكهربائية، بالإضافة إلى اختبار خزان التحليل الكهربائي وتشغيله وصيانته.
واحدمبدأ عمل المحلل الكهربائي القلوي
عن طريق تمرير تيار مباشر عبر محلل كهربائي مملوء بالإلكتروليت، تتفاعل جزيئات الماء كيميائيًا كهربائيًا على الأقطاب الكهربائية وتتحلل إلى هيدروجين وأكسجين. من أجل تعزيز توصيل الإلكتروليت، يكون الإلكتروليت العام عبارة عن محلول مائي بتركيز 30٪ هيدروكسيد البوتاسيوم أو 25٪ هيدروكسيد الصوديوم.
يتكون المحلل الكهربائي من عدة خلايا كهربائية. تتكون كل غرفة تحليل كهربائي من كاثود وأنود وحجاب حاجز وإلكتروليت. الوظيفة الرئيسية للحجاب الحاجز هي منع نفاذ الغاز. في الجزء السفلي من المحلل الكهربائي يوجد مدخل ومخرج مشترك، الجزء العلوي من خليط الغاز والسائل من قناة تدفق القلويات والأكسي القلوي. عند تمرير جهد معين من التيار المباشر، عندما يتجاوز الجهد جهد التحلل النظري للماء 1.23 فولت والجهد الحراري المحايد 1.48 فولت فوق قيمة معينة، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال بين القطب الكهربائي وواجهة السائل، يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين.
اثنان كيف يتم تدوير المحلول القلوي
1️⃣دورة مختلطة من الهيدروجين والأكسجين
في هذا الشكل من الدوران، يدخل المحلول القلوي إلى مضخة دوران المحلول القلوي من خلال أنبوب التوصيل في الجزء السفلي من فاصل الهيدروجين وفاصل الأكسجين، ثم يدخل إلى حجرات الكاثود والأنود في المحلل الكهربائي بعد التبريد والترشيح. مزايا الدوران المختلط هي البنية البسيطة والعملية القصيرة والتكلفة المنخفضة، ويمكن أن تضمن نفس حجم دوران المحلول القلوي في حجرات الكاثود والأنود في المحلل الكهربائي؛ العيب هو أنه من ناحية، قد يؤثر على نقاء الهيدروجين والأكسجين، ومن ناحية أخرى، قد يتسبب في خروج مستوى فاصل الهيدروجين والأكسجين عن التعديل، مما قد يؤدي إلى زيادة خطر اختلاط الهيدروجين والأكسجين. في الوقت الحاضر، يعتبر الجانب الهيدروجين والأكسجين من دورة خلط المحلول القلوي هو العملية الأكثر شيوعًا.
2️⃣دوران منفصل للهيدروجين والأكسجين
يتطلب هذا الشكل من الدوران مضختين لدوران المحلول القلوي، أي دورانين داخليين. يمر المحلول القلوي في الجزء السفلي من فاصل الهيدروجين عبر مضخة دوران جانب الهيدروجين، ويتم تبريده وترشيحه، ثم يدخل إلى حجرة الكاثود في المحلل الكهربائي؛ يمر المحلول القلوي في الجزء السفلي من فاصل الأكسجين عبر مضخة دوران جانب الأكسجين، ويتم تبريده وترشيحه، ثم يدخل إلى حجرة الأنود في المحلل الكهربائي. ميزة الدوران المستقل للمحلول القلوي هي أن الهيدروجين والأكسجين الناتجين عن التحليل الكهربائي يتمتعان بنقاء عالٍ، مما يتجنب فعليًا خطر خلط فاصل الهيدروجين والأكسجين؛ العيب هو أن الهيكل والعملية معقدان ومكلفان، ومن الضروري أيضًا ضمان اتساق معدل التدفق والرأس والطاقة والمعلمات الأخرى للمضخات على كلا الجانبين، مما يزيد من تعقيد العملية، ويطرح شرط التحكم في استقرار كلا جانبي النظام.
ثلاثة تأثير معدل التدفق المتداول للمحلول القلوي على إنتاج الهيدروجين عن طريق الماء بالتحليل الكهربائي وحالة عمل المحلل الكهربائي
1️⃣دوران مفرط للمحلول القلوي
(（1） التأثير على نقاء الهيدروجين والأكسجين
نظرًا لأن الهيدروجين والأكسجين لهما قابلية ذوبان معينة في المحلول القلوي، فإن حجم الدوران كبير جدًا بحيث تزداد الكمية الإجمالية للهيدروجين والأكسجين المذابين وتدخل إلى كل غرفة مع المحلول القلوي، مما يتسبب في تقليل نقاء الهيدروجين والأكسجين في مخرج المحلل الكهربائي؛ حجم الدوران كبير جدًا بحيث تكون مدة بقاء فاصل سائل الهيدروجين والأكسجين قصيرة جدًا، ويتم إرجاع الغاز الذي لم يتم فصله بالكامل إلى داخل المحلل الكهربائي مع المحلول القلوي، مما يؤثر على كفاءة التفاعل الكهروكيميائي للمحلل الكهربائي ونقاء الهيدروجين والأكسجين، وعلاوة على ذلك سيؤثر هذا على كفاءة التفاعل الكهروكيميائي في المحلل الكهربائي ونقاء الهيدروجين والأكسجين، وسيؤثر كذلك على قدرة معدات تنقية الهيدروجين والأكسجين على إزالة الهيدروجين والأكسجين، مما يؤدي إلى تأثير ضعيف لتنقية الهيدروجين والأكسجين والتأثير على جودة المنتجات.
(（2） التأثير على درجة حرارة الخزان
في ظل حالة بقاء درجة حرارة مخرج مبرد المحلول القلوي دون تغيير، فإن تدفق المحلول القلوي الزائد سيزيل المزيد من الحرارة من المحلل الكهربائي، مما يتسبب في انخفاض درجة حرارة الخزان وزيادة الطاقة.
(（3） التأثير على التيار والجهد
سيؤثر الدوران المفرط للمحلول القلوي على استقرار التيار والجهد. سيتداخل التدفق السائل المفرط مع التقلبات الطبيعية للتيار والجهد، مما يتسبب في عدم استقرار التيار والجهد بسهولة، مما يتسبب في تقلبات في حالة عمل خزان المقوم والمحول، وبالتالي التأثير على إنتاج وجودة الهيدروجين.
(（4） زيادة استهلاك الطاقة
يمكن أن يؤدي دوران المحلول القلوي المفرط أيضًا إلى زيادة استهلاك الطاقة وزيادة تكاليف التشغيل وتقليل كفاءة طاقة النظام. بشكل أساسي في زيادة نظام الدوران الداخلي للمياه المساعدة للتبريد والرش والمروحة الخارجية، وحمل المياه المبردة، وما إلى ذلك، بحيث تزداد استهلاك الطاقة، وتزداد إجمالي استهلاك الطاقة.
(（5） التسبب في تعطل المعدات
يزيد دوران المحلول القلوي المفرط من الحمل على مضخة دوران المحلول القلوي، والذي يتوافق مع زيادة معدل التدفق والضغط وتقلبات درجة الحرارة في المحلل الكهربائي، مما يؤثر بدوره على الأقطاب الكهربائية والحجاب الحاجز والحشيات داخل المحلل الكهربائي، مما قد يؤدي إلى أعطال أو أضرار في المعدات، وزيادة في عبء العمل للصيانة والإصلاح.
2️⃣دوران المحلول القلوي صغير جدًا
(（1） التأثير على درجة حرارة الخزان
عندما يكون حجم دوران المحلول القلوي غير كافٍ، لا يمكن إزالة الحرارة الموجودة في المحلل الكهربائي في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى زيادة في درجة الحرارة. بيئة درجة الحرارة المرتفعة تجعل ضغط البخار المشبع للماء في الطور الغازي يرتفع ويزداد محتوى الماء. إذا لم يتم تكثيف الماء بشكل كافٍ، فسوف يزيد من عبء نظام التنقية ويؤثر على تأثير التنقية، وسيؤثر أيضًا على تأثير وعمر المحفز والممتز.
(（2） التأثير على عمر الحجاب الحاجز
ستؤدي بيئة درجة الحرارة المرتفعة المستمرة إلى تسريع شيخوخة الحجاب الحاجز، وجعل أدائه يتدهور أو حتى ينفجر، مما يسهل التسبب في نفاذية الحجاب الحاجز على كلا الجانبين للهيدروجين والأكسجين المتبادلين، مما يؤثر على نقاء الهيدروجين والأكسجين. عندما يكون التسلل المتبادل قريبًا من الحد الأدنى للانفجار بحيث تزداد احتمالية خطر المحلل الكهربائي بشكل كبير. في الوقت نفسه، ستتسبب درجة الحرارة المرتفعة المستمرة أيضًا في تلف التسرب للحشية المانعة للتسرب، مما يقلل من عمرها التشغيلي.
(（3） التأثير على الأقطاب الكهربائية
إذا كانت كمية دوران المحلول القلوي صغيرة جدًا، فلا يمكن للغاز المنتج أن يترك المركز النشط للقطب الكهربائي بسرعة، وتتأثر كفاءة التحليل الكهربائي؛ إذا لم يتمكن القطب الكهربائي من الاتصال الكامل بالمحلول القلوي لإجراء التفاعل الكهروكيميائي، فسيحدث تفريغ جزئي غير طبيعي وحرق جاف، مما يؤدي إلى تسريع تساقط المحفز على القطب الكهربائي.
(（4 ） التأثير على جهد الخلية
كمية دوران المحلول القلوي صغيرة جدًا، لأنه لا يمكن إزالة فقاعات الهيدروجين والأكسجين المتولدة في المركز النشط للقطب الكهربائي في الوقت المناسب، وتزداد كمية الغازات المذابة في الإلكتروليت، مما يتسبب في زيادة في جهد الغرفة الصغيرة وارتفاع في استهلاك الطاقة.
أربعة طرق لتحديد معدل تدفق دوران المحلول القلوي الأمثل
لحل المشكلات المذكورة أعلاه، من الضروري اتخاذ الإجراءات المقابلة، مثل التحقق بانتظام من نظام دوران المحلول القلوي لضمان تشغيله الطبيعي؛ الحفاظ على ظروف تبديد حرارة جيدة حول المحلل الكهربائي؛ وضبط معلمات تشغيل المحلل الكهربائي، إذا لزم الأمر، من أجل تجنب حدوث حجم كبير جدًا أو صغير جدًا لدوران المحلول القلوي.
يجب تحديد معدل تدفق دوران المحلول القلوي الأمثل بناءً على معلمات فنية محددة للمحلل الكهربائي، مثل حجم المحلل الكهربائي، وعدد الغرف، وضغط التشغيل، ودرجة حرارة التفاعل، وتوليد الحرارة، وتركيز المحلول القلوي، ومبرد المحلول القلوي، وفاصل الهيدروجين والأكسجين، وكثافة التيار، ونقاء الغاز ومتطلبات أخرى، ومتانة المعدات والأنابيب وعوامل أخرى.
أبعاد المعلمات الفنية：
الأحجام 4800x2240x2281mm
الوزن الإجمالي 40700 كجم
حجم الغرفة الفعال 1830、عدد الغرف 238个
كثافة تيار المحلل الكهربائي 5000 أمبير/م²
ضغط التشغيل 1.6 ميجا باسكال
درجة حرارة التفاعل 90℃±5℃
حجم الهيدروجين المنتج للمحلل الكهربائي الواحد 1300Nm³/ساعة
الأكسجين المنتج 650Nm³/ساعة
التيار المباشر n13100A、جهد التيار المستمر 480 فولت
مبرد المحلول القلوي Φ700x4244mm
مساحة التبادل الحراري 88.2m²
فاصل الهيدروجين والأكسجين Φ1300x3916mm
فاصل الأكسجين Φ1300x3916mm
تركيز محلول هيدروكسيد البوتاسيوم 30%
قيمة مقاومة الماء النقي >5MΩ·cm
العلاقة بين محلول هيدروكسيد البوتاسيوم والمحلل الكهربائي：
اجعل الماء النقي موصلًا، وأخرج الهيدروجين والأكسجين، وقم بإزالة الحرارة. يتم استخدام تدفق مياه التبريد للتحكم في درجة حرارة المحلول القلوي بحيث تكون درجة حرارة تفاعل المحلل الكهربائي مستقرة نسبيًا، ويتم استخدام توليد الحرارة للمحلل الكهربائي وتدفق مياه التبريد لمطابقة التوازن الحراري للنظام لتحقيق أفضل حالة عمل ومعلمات التشغيل الأكثر توفيرًا للطاقة.
بناءً على العمليات الفعلية：
التحكم في حجم دوران المحلول القلوي عند 60 م³/ساعة，
يفتح تدفق مياه التبريد عند حوالي 95%，
يتم التحكم في درجة حرارة تفاعل المحلل الكهربائي عند 90 درجة مئوية عند الحمل الكامل，
أفضل حالة استهلاك طاقة التيار المستمر للمحلل الكهربائي هي 4.56 كيلو واط ساعة/Nm³H₂.
خمسةتلخيص
لتلخيص ذلك، يعد حجم دوران المحلول القلوي معلمة مهمة في عملية إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه، والتي تتعلق بنقاء الغاز، وجهد الغرفة، ودرجة حرارة المحلل الكهربائي والمعلمات الأخرى. من المناسب التحكم في حجم الدوران عند 2 ~ 4 مرات/ساعة/دقيقة من استبدال المحلول القلوي في الخزان. من خلال التحكم الفعال في حجم دوران المحلول القلوي، فإنه يضمن التشغيل المستقر والآمن لمعدات إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه لفترة طويلة من الزمن.
في عملية إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه في المحلل الكهربائي القلوي، يعد تحسين معلمات حالة العمل وتصميم عداء المحلل الكهربائي، جنبًا إلى جنب مع اختيار مادة القطب الكهربائي ومادة الحجاب الحاجز، هو المفتاح لزيادة التيار وتقليل جهد الخزان وتوفير استهلاك الطاقة.
——اتصل بنا——
هاتف: +86 028 6259 0080
فاكس: +86 028 6259 0100
البريد الإلكتروني: tech@allygas.com
