Appunti di studio per la produzione di idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua [Struttura dell'elettrolizzatore]

Attrezzature industriali per la produzione di idrogeno e ossigeno mediante elettrolisi dell'acqua, principalmente elettrolizzatori tra cui separatori, scrubber, filtri alcalini (attualmente non richiesti per PEM), regolatori di pressione (utilizzati nei sistemi a pressione), nonché attrezzature per lo stoccaggio e la pressurizzazione del gas. In base ai requisiti di purezza dell'idrogeno e alla produzione e vendita di idrogeno e ossigeno, sono necessari anche dispositivi di purificazione dell'idrogeno e attrezzature per l'imbottigliamento pressurizzato di idrogeno e ossigeno. Inoltre, è anche dotato di un sistema di produzione di acqua pura e di apparecchiature di alimentazione CC. Il tipo e la quantità di attrezzature per la produzione di idrogeno sono determinati dalle condizioni e dai requisiti specifici di ciascuna impresa.

La cella elettrolitica è l'attrezzatura principale per l'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno e ossigeno. L'elettrolita viene inserito nella cella e l'acqua viene decomposta sotto l'azione della corrente continua. L'idrogeno viene prodotto sulla superficie del catodo e l'ossigeno sulla superficie dell'anodo.

La cella elettrolitica è composta da piastre di elettrodi, diaframmi, guarnizioni isolanti, dispositivi di serraggio e altri accessori. Poiché esistono molti tipi di celle elettrolitiche con strutture e accessori diversi, qui introduciamo solo la struttura delle comuni celle elettrolitiche alcaline come riferimento.

(1) Piastra elettrodica

1. Tipo di elettrodo

Le celle elettrolitiche attualmente utilizzate nell'industria hanno varie strutture di elettrodi, tutte destinate ad aumentare l'area di reazione, ridurre la sovratensione e ridurre il contenuto di gas dell'elettrolita, migliorando così l'efficienza della cella elettrolitica ad acqua e riducendo la tensione interelettrodica. Ridurre il consumo di energia.

(1) Elettrodo piatto (anche la forma di elettrodo più primitiva, questa struttura è stata quasi eliminata al momento)

I primi elettrodi piatti erano realizzati in lamiere di ferro lisce. La densità di corrente della cella elettrolitica composta da questo tipo di elettrodo è di soli 200-300A/m2 (la densità di corrente è correlata ad altri fattori oltre all'elettrodo) e il contenuto di gas è molto elevato. Successivamente, dopo i miglioramenti, sono stati utilizzati elettrodi in ghisa e sono state fuse delle nervature verticali rialzate al centro delle piastre dell'elettrodo, il che ha aumentato l'area di reazione e aumentato la densità di corrente a circa 800A/m2.

I due fori rotondi nella parte inferiore della figura sono gli anelli del canale del liquido che entrano nell'elettrolita, e i due fori rotondi nella parte superiore sono gli anelli del canale dell'aria che scaricano rispettivamente idrogeno e ossigeno. Questo tipo di elettrodo ha una struttura semplice, un costo basso ed è relativamente facile da installare. Gli svantaggi sono che le piastre sono pesanti e richiedono un'elevata fusione in sabbia, è anche difficile placcare il nichel sulla ghisa, il consumo di energia è elevato ed è facile da corrodere. Ora è molto raro in Cina.

(2)Elettrodo poroso

La piastra bipolare dell'elettrodo poroso è composta da una piastra principale (chiamata anche separatore) e da un catodo, un anodo e piastre anodiche punzonate con varie forme di foro. Le forme di foro comuni sulla piastra secondaria includono rotondo, a mezzaluna, rettangolare, oliva, ecc.

Questo tipo di elettrodo ha molti piccoli fori punzonati sui sottoelettrodi del catodo e dell'anodo. In superficie, sembra ridurre l'area dell'elettrodo. Tuttavia, con un diametro e una spaziatura dei fori adeguati, i fori di punzonatura creano nuove superfici laterali, il che aumenta effettivamente l'area di lavoro rispetto a prima. . Inoltre, una grande quantità di gas generato sull'elettrodo secondario durante il funzionamento può passare attraverso questi piccoli fori ed entrare dietro l'elettrodo secondario, il che riduce notevolmente il contenuto di gas dell'elettrolita tra i due catodi e anodi adiacenti, riducendo la tensione dell'elettrolita. perdita, che può ulteriormente avvicinare la distanza tra il catodo e l'anodo e ridurre la tensione della camera di elettrolisi.

I poli principali e ausiliari sono fissati con rivetti, chiamati anche supporti. Questo tipo di gamba di supporto non solo svolge il ruolo di fissaggio delle piastre principali e secondarie, ma svolge anche il ruolo di conduzione. Vale a dire, durante il funzionamento, la corrente scorre dal lato del catodo della piastra bipolare al lato dell'anodo attraverso la gamba di supporto. Pertanto, quando si considerano le dimensioni e la distribuzione delle gambe di supporto, devono avere una certa resistenza e distribuzione uniforme e devono raggiungere l'area della sezione trasversale specificata dalla loro corrente nominale. Le gambe sul lato del catodo sono più lunghe del lato dell'anodo. Questo perché l'idrogeno prodotto dal catodo è il doppio dell'ossigeno prodotto dall'anodo.

Lo svantaggio di questa struttura di elettrodi è che richiede due placcature di nichel durante la produzione, ovvero, l'elettrodo secondario viene prima elettroplaccato individualmente, e poi l'intero elettrodo viene elettroplaccato dopo la rivettatura e la saldatura. Una volta che il polo secondario è danneggiato, non può essere sostituito individualmente.

I poli principali e secondari di alcuni elettrodi sono fissati con dadi a vite. Questo tipo di polo secondario è assemblato da diverse piastre sottili con molti fori a mezzaluna perforati.

La saldatura a punti diretta viene utilizzata anche per fissare gli elettrodi principali e ausiliari (l'anodo e gli elettrodi ausiliari sono realizzati in fogli di nichel puro) e ci sono 700 punti di saldatura per metro quadrato di area dell'elettrodo. Ciò garantisce resistenza meccanica, bilancia la distribuzione della corrente e riduce le perdite resistive. Sebbene il costo dell'anodo di nichel puro sia più elevato, si dice che sia stato utilizzato per oltre 25 anni senza corrosione.

(3) Elettrodo a maglie

L'uso diretto di maglie metalliche come elettrodi negativi e positivi dell'elettrodo si è dimostrato un metodo ideale. Poiché il sottoelettrodo a maglie non solo aumenta l'area di reazione, riduce il contenuto di gas, ma riduce anche ulteriormente la distanza tra gli elettrodi, rendendo la cella elettrolitica più compatta, semplice da elaborare e produrre e facile da manutenere.

Dai dati sopra riportati, si può vedere che la rete metallica di nichel monostrato attivata e la rete metallica di ferro attivata come catodi hanno una tensione interelettrodica inferiore. Poiché la rete metallica attivata ha una scarsa stabilità, un singolo strato di rete metallica di nichel attivata viene utilizzato come catodo e materiale dell'elettrodo secondario. Per evitare che lo strato di attivazione cada facilmente, il trattamento di rugosità superficiale deve essere eseguito prima che la rete di nichel venga attivata. L'anodo e gli elettrodi ausiliari sono realizzati direttamente in rete metallica di nichel. La piastra principale dell'elettrodo a rete presenta molte sporgenze lattiginose. Non è fissata con l'elettrodo secondario, ma è direttamente assemblata in un corpo del serbatoio. L'elettrolizzatore tedesco Lurgi e l'elettrolizzatore a pressione DQ prodotti nel mio paese negli ultimi anni utilizzano entrambi elettrodi a rete.

Indipendentemente dalla forma, la distanza tra la piastra dell'elettrodo principale e gli elettrodi ausiliari yin e yang è diventata sempre più vicina. (Il gap tra le piastre è la tendenza di sviluppo)

Il materiale dell'elettrodo era ghisa, ma ora si usa principalmente ferro dolce, e la superficie dell'anodo dell'elettrodo è placcata con nichel metallico (si usa anche nichel puro) e la superficie del catodo è attivata. Lo scopo della placcatura in nichel sulla superficie dell'anodo è proteggere l'anodo e ridurre la sovratensione dell'ossigeno; lo scopo dell'attivazione della superficie del catodo è ridurre la sovratensione dell'idrogeno.

(1) Nichelatura dell'anodo

Prima della nichelatura, la piastra dell'elettrodo deve essere ispezionata per verificare se soddisfa i requisiti di progettazione e se non ci devono essere sbavature, scheggiature, ammaccature, rotture, ecc. Quindi utilizzare metodi di sabbiatura, chimici, elettrochimici e di lavaggio per rimuovere macchie di olio e ruggine dalle piastre e far sì che la superficie soddisfi i requisiti prima della galvanica.

Le piastre non devono usare alcun metallo come strato inferiore. Questo perché l'attività chimica di questo metallo è diversa da quella del ferro e del nichel. In presenza di elettrolita, si verificherà corrosione galvanica tra di loro, accelerando il danno alle piastre; inoltre, il metallo stesso potrebbe essere corroso dall'elettrolita.

La soluzione di elettrodeposizione per la nichelatura è composta da solfato di nichel e altri reagenti. La piastra da placcare è utilizzata come catodo e il nichel metallico è utilizzato come anodo. Quando viene fatta passare corrente continua, il nichel metallico sull'anodo perde gradualmente elettroni e diventa ioni ed entra nella soluzione. , gli ioni di nichel nella soluzione si muovono verso il catodo a causa dell'attrazione del catodo e della repulsione dell'anodo, quindi ottengono elettroni al catodo e diventano nichel metallico attaccato alla superficie del catodo, il che fa sì che la superficie della piastra venga placcata con uno strato di nichel. Durante la galvanizzazione, la temperatura appropriata, il valore del pH, la densità di corrente, la tensione, il tempo, ecc. devono essere controllati in modo che lo strato di nichel possa essere legato in modo uniforme e saldo alla piastra placcata.

I requisiti tecnici per la nichelatura sono:

1) Il rivestimento dovrebbe essere grigio chiaro nichel scuro.

2) La placcatura in nichel non deve presentare grinze, desquamazioni, bolle, sbavature evidenti o aree non placcate. Dopo la placcatura, deve essere rigorosamente protetta e lo strato di nichel non deve essere graffiato, ammaccato o danneggiato. La placcatura di riparazione è consentita per graffi e urti in singoli punti, ma devono essere garantiti il ​​saldo legame del rivestimento e i requisiti di porosità.

3) Lo spessore del rivestimento del lato anodo della piastra principale, della piastra ausiliaria anodo e dei rivetti o bulloni è maggiore o uguale a 100μm. È possibile utilizzare uno spessimetro per misurare due punti qualsiasi al centro.

4) La resistenza di legame del rivestimento non viene ispezionata per danni alla piastra. Altre piccole piastre nichelate possono essere utilizzate per l'ispezione di piegatura. Il raggio di curvatura è quattro volte lo spessore.

5) Lo strato di nichelatura deve essere privo di pori o avere pochissimi pori. La sua porosità può essere testata con ferricianuro di potassio K [Fe(CN)] per il test del punto blu. L'indice del punto blu non deve superare i 120 punti/100 cm2. Se la porosità soddisfa i requisiti e lo spessore dello strato di nichelatura è inferiore al 20% degli indicatori di cui sopra, può comunque essere considerato qualificato.

6) Dopo la nichelatura, si deve usare il carbonato di sodio per il trattamento di passivazione. Si deve effettuare un'ispezione della porosità prima del trattamento di passivazione. Per prevenire la corrosione, anche altre parti della cella elettrolitica devono essere nichelate. Lo spessore della placcatura è: telaio, tubo delle vie aeree, anello delle vie aeree, tubo del liquido, anello del liquido > 60 μm, rivetti, piastre di pressione e rondelle speciali > 40 μm.

(2) Attivazione del catodo

Nel processo di elettrolisi dell'acqua, l'uso dell'attivazione catodica può generalmente ridurre il consumo di energia di circa il 10%. La cosiddetta attivazione catodica significa che il catodo e le piastre secondarie sono placcate con uno strato di strato inferiore di nichel e quindi uno strato di strato di attivazione di disolfuro di nichel. Il metodo di placcatura dello strato inferiore di nichel è lo stesso di quello della placcatura di nichel dell'anodo e il suo spessore è generalmente di circa 20 μm. La soluzione di elettrodeposizione per placcare lo strato attivo è composta da solfato di nichel, tiosolfato di sodio (sodio soda), cloruro di ammonio e altri reagenti. Durante il processo di elettrodeposizione, è necessario controllare la temperatura appropriata, il valore del pH, la densità di corrente, ecc. ·

I requisiti tecnici per lo strato di attivazione sono:

1) All'uscita dal serbatoio, lo strato di attivazione dovrebbe essere giallo-verde e poi bronzo.

2) Non ci devono essere desquamazioni, bolle, ecc. nello strato di attivazione. Quando si eseguono test potenziali, lo strato di attivazione non deve staccarsi o staccarsi leggermente sotto forma di polvere.

3) Lo spessore dello strato di attivazione deve essere maggiore o uguale a 12μ e il minimo non deve essere inferiore a 5μ. Lo spessore può essere misurato con un microscopio metallografico.

4) Il contenuto di zolfo e nichel nello strato attivo deve rispettare il rapporto di Ni2S2. Quando si eseguono test di sovratensione, la corrente non deve essere inferiore a 2000 A/m2.

Se lo strato di nichelatura o lo strato attivo deve essere nuovamente placcato perché la qualità non soddisfa i requisiti, il rivestimento originale deve essere rimosso e poi nuovamente placcato. La soluzione di rimozione può essere composta da cianuro di sodio, citrato di sodio e nitrobenzene sulfonato di sodio.

Le parti placcate come piastre e telai devono essere conservate correttamente e posizionate in un ambiente ventilato e asciutto per prevenire la corrosione. L'infiltrazione di acqua piovana deve essere impedita in ogni circostanza.

Requisiti di qualità del diaframma

Nella cella elettrolitica, il catodo produce idrogeno e l'anodo produce ossigeno. Se non vengono separati, idrogeno e ossigeno verranno mescolati, il che non solo non riuscirà a raggiungere lo scopo di questa produzione, ma porterà anche gravi pericoli. Questo Un diaframma è necessario per separare rigorosamente idrogeno e ossigeno. La qualità del diaframma è direttamente correlata alla purezza dell'idrogeno e dell'ossigeno e al consumo di energia. I requisiti per il diaframma sono:

1) Le bolle non possono passare;

2) Può essere bagnato dall'elettrolita, consentendo agli ioni nella soluzione di passare senza problemi;

3) Avere sufficiente resistenza meccanica;

4) Non verrà corroso dagli alcali presenti nell'elettrolita e ha una forte stabilità chimica;

5) Economico e adatto all'uso industriale.

In passato, le persone utilizzavano la lamina di nichel come diaframma. Era realizzata tramite elettrodeposizione e aveva 800-1400 fori per cm2. Tale diaframma ha un'elevata resistenza meccanica, ma è facilmente danneggiabile dall'azione elettrochimica, ha una breve durata di servizio ed è soggetto a cortocircuiti, e i due poli non possono essere il più vicini possibile. Attualmente, i separatori hanno sostanzialmente attraversato il processo dai separatori in tessuto di amianto al PPS, e poi al PPS + biossido di zirconio. In futuro, potrebbe esserci l'applicazione di membrane inorganiche. In effetti, ci sono molte possibilità per i materiali separatori sulla premessa di soddisfare i requisiti di prestazione di cui sopra.

Durante il processo di elettrolisi, l'idrogeno e l'ossigeno gassosi prodotti dagli elettrodi anodici e catodici vengono separati da un diaframma. Ogni camera è separata da una piastra principale, quindi la piastra principale è anche chiamata partizione; le camere sono circondate da un telaio metallico (vengono utilizzate anche materie plastiche ingegneristiche). Il metodo tradizionale è che il tessuto del diaframma è rivettato nel telaio, quindi questo tipo di telaio è anche chiamato telaio del diaframma. L'attuale nuova struttura è che la piastra principale è saldata nel telaio, formando un tipo di combinazione piastra-telaio. Che si tratti di un telaio del diaframma o di un telaio della piastra, il suo spessore è diventato sempre più sottile, il che significa che la distanza tra i poli ausiliari del catodo e dell'anodo e la distanza tra i poli ausiliari del catodo e dell'anodo sono diventate sempre più piccole.

1. Telaio del diaframma

I diaframmi in molti elettrolizzatori sono rivettati in telai metallici. Il telaio metallico è realizzato in acciaio forgiato o saldato con acciaio speciale a forma di T. Ci sono linee di tenuta su entrambi i lati in modo che l'elettrolita possa essere sigillato nel corpo del serbatoio. Un foro è aperto nella parte superiore del telaio, che è rispettivamente l'uscita dell'idrogeno e dell'ossigeno, e il foro nella parte inferiore è l'ingresso dell'elettrolita. La superficie del telaio è anche placcata con nichel metallico.

I requisiti di qualità del telaio del diaframma sono:

1) Non vi è accumulo di scorie di saldatura nel giunto di saldatura del telaio, la superficie è liscia e la linea di sigillatura del giunto di saldatura è completa;

2) La linea di sigillatura non deve essere danneggiata. Almeno una delle diverse linee di sigillatura deve essere intatta:

3) Lo strato di nichelatura deve essere privo di difetti quali scrostature e spellature;

4) L'ingresso del liquido e l'uscita dell'aria devono essere privi di ostruzioni e sbavature;

5) Il diaframma deve essere rivettato sul lato dell'ossigeno e deve essere serrato durante la rivettatura per evitare danni al diaframma.

2. Telaio della piastra

Il telaio della piastra è un componente chiave dell'elettrolizzatore ad acqua. È formato saldando la piastra principale nel telaio e le saldature devono essere dense. Poiché le piastre e i telai dei moderni elettrolizzatori ad acqua sono relativamente sottili, richiedono elevati requisiti di installazione e funzionano ad alta pressione, è fondamentale ridurre la deformazione termica durante la saldatura di piastre e telai. In termini di tecnologia di lavorazione, viene generalmente utilizzato il metodo di saldatura ad arco di argon al tungsteno con elevato calore dell'arco, colonna dell'arco concentrata e piccola zona termicamente alterata. Vengono utilizzate due pistole di saldatura contemporaneamente e un cuscinetto di rame raffreddato ad acqua viene applicato alle parti saldate per accelerare il raffreddamento.

La forma della piastra e del telaio semplifica la struttura del serbatoio, riduce il numero di parti e il volume di lavorazione, riduce del 50% la superficie di perdita del serbatoio e migliora la tenuta dell'attrezzatura.

1.Materiale di tenuta:

L'isolamento della cella elettrolitica è diviso in due aspetti, uno è l'isolamento tra il corpo del serbatoio e la terra, e l'altro è l'isolamento tra i poli. Se il corpo del serbatoio non è ben isolato da terra, rappresenterà una minaccia estremamente seria per la sicurezza dell'apparecchiatura raddrizzatore e non è assolutamente consentito. Il valore della resistenza di isolamento a terra può essere calcolato in base ai 1000Ω richiesti per volt. L'isolamento tra i poli è correlato all'efficienza della corrente e ai problemi di sicurezza. A causa di un isolamento scadente, si verificheranno delle perdite, che impediranno a questa parte della corrente di produrre gas e influenzeranno l'uscita. Se la perdita è grave, si tratta di un fenomeno di cortocircuito e di esaurimento. Possibilità di piastre e diaframmi.

L'isolante che sostiene l'intero corpo del serbatoio è solitamente un sedile isolante in porcellana o un pannello isolante elettrico. L'isolante che sostiene la piastra e il telaio è un piccolo sedile in porcellana o un manicotto isolante in bachelite. Il materiale isolante di tenuta tra gli elettrodi (telai) è tradizionalmente costituito da fogli di gomma di amianto o guarnizioni in politetrafluoro lavorate integralmente. L'ultimo sviluppo è l'uso di una struttura "panno-pad-in-one".

2. Dispositivo di bloccaggio

L'assemblaggio della camera elettrolitica diventa un corpo del serbatoio dopo essere stato bloccato. Il dispositivo di bloccaggio è composto da piastre terminali su entrambe le estremità, grandi viti, dadi, dischi a molla e manicotti isolanti. A causa dell'espansione e della contrazione termica, le dimensioni del corpo del serbatoio cambiano di tanto in tanto, il che si basa sulla forza della piastra a molla per mantenere il corpo del serbatoio in uno stato compresso. Per determinare la forza del disco a molla, può essere calcolata in base allo spazio tra i dischi e alla curva di deformazione.

1. Vie aeree e canale del fluido

I canali dell'aria e i canali del liquido della cella elettrolitica sono divisi in canali per l'ingresso di idrogeno, ossigeno ed elettrolita. In base alla loro posizione nel corpo del serbatoio, possono essere divisi in due tipi: canali esterni dell'aria e del liquido e canali interni dell'aria e del liquido.

(1) Canali esterni per aria e liquidi

I canali dell'aria e i canali del liquido della cella elettrolitica situati all'esterno del serbatoio sono chiamati canali dell'aria e del liquido esterni. I canali dell'aria e i canali del liquido installati all'esterno del serbatoio possono essere suddivisi in due tipi: ad anello e cilindrici.

Il canale dell'aria anulare e il canale del liquido sono composti da anelli di acciaio pari al numero di camere. Gli anelli di acciaio sono isolati e sigillati con cuscinetti in gomma di amianto, e gli anelli di acciaio e il telaio sono collegati con tubi metallici corti. Gli svantaggi di questa forma sono che è difficile da installare e ha requisiti elevati. È facile causare perdite a causa dell'espansione e della contrazione termica, ed è difficile da riparare.

Le vie aeree cilindriche sono un lungo cilindro di acciaio con un numero uguale di tubi corti saldati al telaio. La testa del tubo e il telaio sono collegati rispettivamente da tubi bronchiali e tubi isolanti. Il vantaggio di questa forma è che l'attrezzatura è semplice e l'installazione e la manutenzione sono molto comode. Tuttavia, se il tubo isolante è troppo corto e il tubo è riempito di elettrolita, e in condizioni di tensione più elevate, parte della corrente fuoriuscirà da un'estremità del serbatoio attraverso l'elettrolita nel tubo isolante al cilindro metallico, e quindi passerà attraverso il cilindro all'altra estremità. Un'estremità viene passata al corpo del serbatoio. Questa situazione non solo causerà una grave perdita di corrente, ma anche durante il processo di conduzione dell'elettrolita nel tubo isolante, le teste del tubo metallico che collegano le due estremità del tubo isolante vengono messe in funzione rispettivamente come elettrodi positivo e negativo, ovvero viene generata un'elettrolisi parassita, causando la produzione di gas idrogeno e ossigeno a entrambe le estremità. Fa sì che la purezza totale del gas diminuisca. Se le vie aeree sono realizzate in una forma cilindrica, i tubi di diramazione dell'idrogeno e dell'ossigeno di ciascuna camera di elettrolisi devono essere realizzati in una forma curva e i gomiti devono essere più alti del tubo delle vie aeree. In questo modo, l'elettrolita in ciascun tubo di diramazione viene scollegato e non è facilmente Si verifica una reazione elettrochimica.

Sarebbe ideale se si utilizzassero plastiche ingegneristiche al posto dell'acciaio per realizzare il tubo dell'aria e il tubo del liquido, ma questa plastica deve avere una buona resistenza agli alcali, alla temperatura e non deve invecchiare facilmente. I cilindri di flusso possono anche essere realizzati con tubi in polietere clorurato.

(2) Canali interni dell'aria e del liquido

I canali dell'aria e i canali del liquido della cella elettrolitica si trovano all'interno del corpo del serbatoio e sono integrati con il corpo del serbatoio, e sono chiamati canali interni dell'aria e del liquido, come mostrato nella figura seguente:

Questa struttura sposta i canali del gas e del liquido dall'esterno del serbatoio all'interno dello stesso, risolvendo così meglio il problema delle perdite nei canali esterni del gas e del liquido dovute all'espansione e alla contrazione termica.

2. Separatore

L'idrogeno e l'ossigeno che fuoriescono dalle vie aeree sono accompagnati da una grande quantità di liquido alcalino. La funzione del separatore è quella di separare il gas e il liquido alcalino. L'elettrolita separato viene raffreddato e filtrato e riportato nella camera di elettrolisi, mentre l'idrogeno e l'ossigeno gassoso entrano rispettivamente nello scrubber.

Il separatore è generalmente realizzato in una forma cilindrica. C'è un idrogeno e un ossigeno ciascuno, e il fondo è collegato con un tubo e ha un tubo di acqua di raffreddamento all'interno. Pertanto, il separatore svolge anche il ruolo di raffreddamento dell'elettrolita e di regolazione della pressione su entrambi i lati dell'idrogeno e dell'ossigeno nell'elettrolizzatore. Alcuni separatori sono posizionati in verticale accanto al serbatoio come dispositivo separato; alcuni giacciono orizzontalmente sul serbatoio; alcuni espandono il tubo delle vie aeree e svolgono anche il ruolo di separazione gas-liquido.

3. Detergente

L'idrogeno e l'ossigeno che escono dal separatore hanno temperature relativamente elevate e contengono molto vapore acqueo e nebbia alcalina. Per abbassare la temperatura del gas e recuperare acqua e alcali dalle materie prime, il gas deve essere raffreddato e lavato. Gli elettrolizzatori sono generalmente dotati di due scrubber e più elettrolizzatori possono condividere una coppia di scrubber. Uno è uno scrubber a idrogeno e l'altro è uno scrubber a ossigeno, entrambi dotati di tubi dell'acqua di raffreddamento. L'acqua pura fornita all'elettrolizzatore generalmente passa prima attraverso lo scrubber per preriscaldarlo. Il gas che entra nello scrubber scorre prima lungo il tubo dall'alto verso il basso, poi risale dal basso attraverso il tappo a bolle a zigzag e poi passa attraverso la piastra setaccio e viene lavato da acqua pura. La nebbia alcalina trascinata nel gas viene lavata via e il vapore acqueo viene condensato.

Lo scrubber deve essere installato a una certa altezza affinché l'acqua pura lavata possa fluire nell'elettrolizzatore per gravità.

Esistono due tipi di scrubber: verticale e orizzontale. Oltre a raffreddare e lavare il gas e preriscaldare l'acqua pura, lo scrubber ha anche la funzione di regolare la pressione su entrambi i lati dell'idrogeno e dell'ossigeno, perché le parti inferiori di una coppia di scrubber sono collegate.

4.Filtro

Per eliminare l'influenza delle impurità meccaniche (come sostanze di ferro, pellicole di nichel, fibre di amianto, residui di gomma di amianto, ecc.) nell'elettrolita sul processo di elettrolisi, impedire che le condutture del gas e del liquido della cella elettrolitica vengano bloccate ed evitare di causare cortocircuiti ed elettrolisi nella cella. Il serbatoio è generalmente dotato di un filtro elettrolitico. Le dimensioni dei filtri, il numero di strati interni e la posizione dei dispositivi in ​​varie celle elettrolitiche sono tutti determinati da condizioni specifiche. C'è un filtro all'interno del filtro e il filtro generalmente utilizza una maglia di filo di nichel a maglie 60-80. Il filtro deve essere smontato e pulito regolarmente durante il funzionamento, altrimenti un accumulo eccessivo di impurità ostruirà il filtro e influenzerà la circolazione dell'elettrolita.

Esistono due tipi di filtri elettrolitici: verticali e orizzontali. Il filtro verticale è facile da smontare e pulire e può anche ridurre la perdita di elettrolitico durante lo smontaggio e la pulizia del filtro.

5. Regolatore di pressione

Durante il processo di elettrolisi, se la pressione della cella elettrolitica cambia notevolmente, spesso causerà la penetrazione reciproca di idrogeno e ossigeno. Pertanto, la pressione su entrambi i lati dell'idrogeno e dell'ossigeno nella cella deve essere regolata in qualsiasi momento durante il funzionamento. Gli elettrolizzatori che funzionano a pressione normale generalmente si basano su armadi di stoccaggio del gas umido, separatori e scrubber per regolare la pressione. Tuttavia, quando si funziona sotto pressione, è necessario installare nel sistema una coppia di regolatori di pressione, uno è un regolatore di pressione dell'idrogeno e l'altro è un regolatore di pressione dell'idrogeno. Regolatore di pressione dell'ossigeno, questo perché un serbatoio di stoccaggio del gas secco viene utilizzato per immagazzinare e regolare la quantità di gas durante il funzionamento a pressione e la pressione nel serbatoio di stoccaggio del gas cambia con le variazioni di produzione e consumo.

In Cina sono attualmente utilizzati due tipi di regolatori di pressione. Uno è la valvola di regolazione a galleggiante. I liquidi nei regolatori di pressione dell'idrogeno e dell'ossigeno sono collegati tra loro. Quando la pressione di un gas nel sistema aumenta, il liquido nel regolatore di pressione Il livello dell'acqua diminuisce, causando la caduta della sfera galleggiante e dello stelo della valvola di conseguenza, e il canale della valvola a spillo delle vie aeree aumenta di conseguenza, causando una fuoriuscita più rapida del gas. Allo stesso tempo, il livello del liquido dell'altro regolatore di pressione aumenta e il canale della valvola a spillo delle vie aeree aumenta di conseguenza. Si restringe, limitando il deflusso del gas fino a quando la pressione tra i due gas non è bilanciata. L'altro è una valvola di regolazione a membrana. Una valvola di regolazione a membrana è installata rispettivamente sul tubo di uscita dei separatori di idrogeno e ossigeno. L'estremità superiore del diaframma della valvola di regolazione a membrana dell'idrogeno è collegata al tubo di pressione dell'ossigeno e l'estremità superiore del diaframma della valvola di regolazione a membrana dell'ossigeno è collegata al tubo di pressione dell'idrogeno. In questo modo, quando la pressione del lato ossigeno diminuisce, la pressione del lato idrogeno spingerà lo stelo della valvola della valvola di regolazione della membrana dell'ossigeno verso il basso per chiudere l'uscita dell'ossigeno e la pressione del lato ossigeno aumenterà; allo stesso tempo, lo stelo della valvola della valvola di regolazione del lato idrogeno si sposterà verso l'alto a causa della diminuzione della pressione dell'ossigeno nella parte superiore della membrana. Aprire la valvola di uscita dell'idrogeno finché la pressione del separatore su entrambi i lati del gas e dell'ossigeno non sarà bilanciata. È anche vero il contrario.

Esistono anche strumenti combinati di unità pneumatiche utilizzati per controllare la differenza di pressione tra idrogeno e ossigeno.

6. Sigillo di acqua sicuro
 

Durante il processo di elettrolisi, a volte la pressione di lavoro dell'elettrolizzatore continua ad aumentare a causa di un blocco nella tubazione esterna. Per evitare questa situazione e garantire una produzione sicura, è necessario installare una guarnizione di sicurezza dell'acqua nel sistema, in modo che quando la pressione nella tubazione supera la pressione del livello dell'acqua della guarnizione dell'acqua, il gas possa essere scaricato automaticamente nell'atmosfera. Piccole guarnizioni dell'acqua sono anche realizzate in vetro o plexiglass, come le bottiglie Huafu. L'altezza della guarnizione dell'acqua deve essere superiore del 50% rispetto alla pressione del gas nello scrubber. Se un tubo di sfiato viene inserito nella parte inferiore del livello dell'acqua dello scrubber, può anche fungere da guarnizione di sicurezza dell'acqua. Quando la pressione su un lato dell'idrogeno e dell'ossigeno aumenta, il livello del liquido dello scrubber scenderà. Quando il livello del liquido scende a un certo valore, il gas verrà svuotato dal tubo di sfiato per raggiungere lo scopo di protezione di sicurezza. Quando il sistema funziona sotto pressione, viene aggiunta una valvola di sicurezza agli scrubber dell'idrogeno e dell'ossigeno per alleviare la pressione quando si verifica una sovrapressione.

Visualizza altro