전기분해 수소 생산 장치에는 물 전기분해 수소 생산 장비 일체가 포함됩니다. 주요 장비는 다음과 같습니다.
1. 전해조
2. 기액 분리 장치
3. 건조 및 정제 시스템
4. 전기 부분에는 변압기, 정류기 캐비닛, PLC 프로그램 제어 캐비닛, 계측 캐비닛, 배전 캐비닛, 호스트 컴퓨터 등이 포함됩니다.
5. 보조 시스템은 주로 알칼리 탱크, 원료수 탱크, 급수 펌프, 질소병/버스바 등으로 구성됩니다.
6. 장비의 전체 보조 시스템은 순수 기계, 냉각수 타워, 냉각기, 공기 압축기 등을 포함합니다.
전기분해 수소 생산 장치에서는 직류 전류의 작용으로 물이 전해조에서 수소 1/2과 산소 1/2로 분해됩니다. 생성된 수소와 산소는 전해질과 함께 기액 분리기로 보내져 분리됩니다. 수소와 산소는 수소 및 산소 냉각기에 의해 냉각되고, 드롭 캐처는 물을 포집하여 제거한 후 제어 시스템의 제어에 따라 배출됩니다. 전해질은 순환 펌프의 작용으로 수소, 산소, 알칼리 필터, 수소, 산소, 알칼리 필터 등을 통과한 후 전해조로 돌아와 전기분해를 계속합니다.
시스템의 압력은 후속 공정 및 저장 요구 사항을 충족시키기 위해 압력 제어 시스템 및 차압 제어 시스템을 통해 조정됩니다.
물 전기분해로 생산된 수소는 순도가 높고 불순물이 적다는 장점이 있습니다. 일반적으로 물 전기분해로 생산된 수소의 불순물은 산소와 물뿐이며, 다른 성분은 전혀 없어 일부 촉매의 중독을 방지할 수 있습니다. 이는 고순도 수소 생산에 편리함을 제공하며, 정제 후 생성된 가스는 전자 등급 산업용 가스의 기준치에 도달할 수 있습니다.
수소 생산 장치에서 생산된 수소는 버퍼 탱크를 통과하여 시스템의 작동 압력을 안정화하고 수소에 포함된 자유수를 추가로 제거합니다.
수소가 수소 정제 장치에 들어간 후, 물 전기분해로 생성된 수소는 더욱 정제되고, 촉매 반응과 분자체 흡착 원리를 사용하여 수소에 포함된 산소, 물 및 기타 불순물이 제거됩니다.
본 장비는 실제 상황에 따라 수소 생산을 위한 자동 조절 시스템을 구축할 수 있습니다. 가스 부하 변화는 수소 저장 탱크의 압력 변동을 유발합니다. 저장 탱크에 설치된 압력 트랜스미터는 4~20mA 신호를 출력하여 PLC로 전송합니다. PLC는 원래 설정값과 비교하고 역변환 및 PID 연산을 수행한 후, 20~4mA 신호를 출력하여 정류기 캐비닛으로 전송하여 전해 전류 크기를 조절합니다. 이를 통해 수소 부하 변화에 따라 수소 생산량을 자동으로 조절하는 목적을 달성합니다.
알칼리수 전기분해 수소 생산 장비는 주로 다음 시스템을 포함합니다:
(1)원료수계
물 전기분해 수소 생산 공정에서 반응하는 것은 물(H2O)뿐이며, 물 보충 펌프를 통해 원수를 지속적으로 보충해야 합니다. 물 보충 위치는 수소 또는 산소 분리기입니다. 또한, 시스템 외부로 배출될 때 소량의 수소와 산소를 제거해야 합니다. 수분의 경우, 소형 장비의 물 소비량은 1L/Nm³H2이며, 대형 장비의 경우 0.9L/Nm³H2까지 줄일 수 있습니다. 시스템은 원수를 지속적으로 보충합니다. 물 보충을 통해 알칼리 액위와 알칼리 농도의 안정성을 유지하고, 반응 용액에 적절한 시기에 물을 보충하여 알칼리 용액의 농도를 유지할 수 있습니다.
2) 변압기 정류 시스템
이 시스템은 주로 변압기와 정류기 캐비닛, 두 장치로 구성됩니다. 주요 기능은 프런트엔드 소유자가 공급하는 10/35KV 교류 전원을 전해조에 필요한 직류 전원으로 변환하여 전해조에 직류 전원을 공급하는 것입니다. 공급된 전력의 일부는 물을 직접 분해하는 데 사용됩니다. 분해 분자는 수소와 산소이며, 나머지 부분은 열을 발생시켜 가성소다 냉각기에서 냉각수를 통해 배출됩니다.
대부분의 변압기는 오일형입니다. 실내 또는 용기 내부에 설치하는 경우에는 건식 변압기를 사용할 수 있습니다. 전해수소 생산 장비에 사용되는 변압기는 특수 변압기이므로 각 전해조의 데이터에 맞춰 조정해야 하므로 맞춤형 장비입니다.
(3) 전원 분배 캐비닛 시스템
배전반은 주로 전해수소 생산 장비 후면의 수소 및 산소 분리·정제 시스템의 모터가 장착된 다양한 구성품에 400V 또는 일반적으로 380V로 알려진 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 이 장비에는 수소 및 산소 분리 시스템의 알칼리 순환, 보조 시스템의 펌프 및 물 보충 펌프, 건조 및 정제 시스템의 전열선, 그리고 순수 제조기, 냉각기, 공기 압축기, 냉각탑, 후단 수소 압축기, 수소화 장치 및 기타 장비와 같이 전체 시스템에 필요한 보조 시스템이 포함됩니다. 전력 공급에는 조명, 모니터링 및 전체 스테이션의 기타 시스템에 필요한 전력 공급도 포함됩니다.
(4) 제어 시스템
제어 시스템은 PLC 자동 제어를 구현합니다. PLC는 일반적으로 Siemens 1200 또는 1500을 사용합니다. 인간-컴퓨터 상호작용 인터페이스 터치스크린을 탑재하고 있으며, 장비 각 시스템의 작동 및 매개변수 표시, 그리고 제어 로직 표시가 터치스크린을 통해 구현됩니다.
5)알칼리 순환 시스템
이 시스템은 주로 다음과 같은 주요 장비를 포함합니다.
수소 및 산소 분리기 - 알칼리 순환 펌프 - 밸브 - 알칼리 필터 - 전해조
주요 공정은 다음과 같습니다. 수소 및 산소 분리기에서 수소와 산소가 혼합된 알칼리액은 기액 분리기를 통해 분리된 후 알칼리액 순환 펌프로 다시 흘러갑니다. 여기서 수소 분리기와 산소 분리기가 연결되고, 알칼리액 순환 펌프는 환류합니다. 알칼리액은 후단의 밸브와 알칼리액 필터로 순환합니다. 필터가 큰 불순물을 걸러낸 후, 알칼리액은 전해조 내부로 순환합니다.
(6)수소 시스템
수소는 캐소드 전극 쪽에서 생성되어 알칼리 액체 순환 시스템과 함께 분리막에 도달합니다. 분리막에서 수소 자체는 비교적 가볍기 때문에 알칼리 액체와 자연스럽게 분리되어 분리막 상부에 도달한 후, 파이프라인을 통해 추가 분리 및 냉각됩니다. 수냉 후, 드롭 캐처가 드롭을 포집하여 약 99%의 순도에 도달하고, 이는 후단 건조 및 정제 시스템에 도달합니다.
배기: 수소 배기는 주로 시동 및 정지 시 배기, 비정상 작동 또는 순도 실패 시 배기, 고장 배기에 사용됩니다.
(7) 산소 시스템
산소의 경로는 수소의 경로와 비슷하지만 분리기가 다릅니다.
대피: 현재 대부분의 산소 프로젝트는 대피로 처리됩니다.
활용: 산소 활용 가치는 광섬유 제조업체처럼 수소와 고순도 산소를 모두 사용할 수 있는 일부 응용 시나리오와 같은 특수 프로젝트에서만 의미가 있습니다. 산소 활용을 위해 공간을 확보한 대규모 프로젝트도 있습니다. 백엔드 응용 시나리오로는 건조 및 정제 후 액체 산소 생산, 또는 분산 시스템을 통한 의료용 산소 사용이 있습니다. 그러나 이러한 활용 시나리오의 개선 방안은 아직 결정되지 않았습니다. 추가 확인이 필요합니다.
(8)냉각수 시스템
물의 전기분해 공정은 흡열 반응입니다.수소 생산 공정에는 전기 에너지가 공급되어야 합니다.그러나 물 전기분해 공정에서 소비되는 전기 에너지는 물 전기분해 반응의 이론적인 열 흡수량을 초과합니다.즉, 전해조에서 사용하는 전기의 일부가 열로 변환됩니다.이 부분 열은 주로 처음에 알칼리 순환 시스템을 가열하는 데 사용되어 알칼리 용액의 온도가 장비에 필요한 90±5°C 온도 범위까지 올라갑니다.전해조가 정격 온도에 도달한 후에도 계속 작동하는 경우 생성된 열을 냉각수로 사용하여 전기분해 반응 영역의 정상 온도를 유지해야 합니다.전기분해 반응 영역의 고온은 에너지 소비를 줄일 수 있지만 온도가 너무 높으면 전기분해 챔버의 막이 파괴되어 장비의 장기 작동에도 해로울 수 있습니다.
이 장치는 작동 온도를 95°C 이하로 유지해야 합니다. 또한, 생성된 수소와 산소는 냉각 및 제습되어야 하며, 수냉식 실리콘 제어 정류기 장치에는 필요한 냉각 파이프라인이 장착되어 있습니다.
대형 장비의 펌프 본체에도 냉각수의 참여가 필요합니다.
(9) 질소충전 및 질소퍼징 시스템
장치의 디버깅 및 작동 전에 기밀성 시험을 위해 시스템에 질소를 주입해야 합니다. 정상 시동 전에 시스템의 기체 상태를 질소로 정화하여 수소와 산소 양쪽 기체 상태 공간의 가스가 가연성 및 폭발성 범위에 속하지 않도록 해야 합니다.
장비가 정지된 후에도 제어 시스템은 자동으로 압력을 유지하고 시스템 내부에 일정량의 수소와 산소를 유지합니다. 장비를 켰을 때 압력이 여전히 남아 있으면 퍼지를 수행할 필요가 없습니다. 그러나 압력이 모두 제거되면 다시 퍼지해야 합니다. 질소 퍼지 작용입니다.
(10) 수소건조(정제) 시스템(선택사항)
물 전기분해로 생성된 수소는 병렬 건조기를 통해 제습되고, 최종적으로 소결 니켈 튜브 필터를 통해 분진을 제거하여 건조 수소를 얻습니다. (생성된 수소에 대한 사용자 요구사항에 따라, 시스템에 정제 장치를 추가할 수 있으며, 정제에는 팔라듐-백금 이중금속 촉매 탈산소법이 사용됩니다.)
물 전기분해 수소 생산 장치에서 생산된 수소는 버퍼 탱크를 통해 수소 정제 장치로 보내진다.
수소는 먼저 탈산소탑을 통과합니다. 촉매의 작용으로 수소 내의 산소가 수소와 반응하여 물을 생성합니다.
반응식: 2H2+O2 2H2O.
그런 다음 수소는 수소 응축기(가스를 냉각하여 가스 속의 수증기를 응축시켜 물을 생성하고, 응축된 물은 액체 수집기를 통해 자동으로 시스템 밖으로 배출됨)를 통과하여 흡착탑으로 들어갑니다.
게시 시간: 2024년 5월 14일
