Elektrolizer wodorowo-pemowy

 

Mała objętość

• Wysoka gęstość prądu roboczego (1,5~3A/cm²)
• Grubość rdzenia zbiornika poniżej 1m
• Zintegrowany, pomocniczy układ sterowania montowany na płozach

Wysoka wydajność

• Pobór mocy prądu stałego poniżej 4,3 kWh/Nm3
• Sprawność cieplna wyższa niż 75%
• Preferowane elektrody membranowe PEM wiodącego międzynarodowego poziomu
•  

 

1. Zwiększona stabilność parametrów operacyjnych

1.1 Stałe ciśnienie robocze:Elektrolizer utrzymuje stabilne ciśnienie robocze wynoszące 3,0 MPa, zapewniając stałą produkcję wodoru na tym poziomie ciśnienia. Ta zdolność adaptacji zaspokaja różnorodne wymagania operacyjne i minimalizuje potrzebę stosowania dodatkowego zwiększania ciśnienia, redukując w ten sposób powiązane koszty.

1.2 Optymalna temperatura robocza:Działając w zakresie temperatur 70±5 stopni, elektrolizer wykazuje wyjątkową stabilność i zdolność adaptacji, zapewniając niezawodne działanie w różnych warunkach środowiskowych.

2. Rozszerzony zakres wahań mocy

Elastyczna regulacja mocy: Elektrolizer umożliwia szeroki zakres regulacji mocy od 5% do 110%. Tak rozbudowana oferta umożliwia płynną pracę systemu nawet przy znacznych wahaniach napięcia zasilania, zapewniając nieprzerwaną produkcję wodoru.

3. Technologia szybkiego uruchamiania

Szybki rozruch na gorąco i na zimno: Dzięki możliwościom szybkiego rozruchu elektrolizer minimalizuje przestoje w produkcji. Zimny ​​​​start trwa mniej niż 5 minut, co znacznie skraca okres przestoju w produkcji. Ponadto rozruch na gorąco trwa zaledwie 5 sekund, umożliwiając sprzętowi szybkie osiągnięcie optymalnych warunków pracy, zwiększając w ten sposób wydajność operacyjną.

 

Nazwa	Parametr
Zdolność produkcyjna wodoru (Nm3/h)	200
Szczytowa zdolność produkcyjna wodoru (Nm3/h)	240
Pobór mocy prądu stałego (kWh/Nm3)	Mniejszy lub równy 4,3
Czystość wodoru (przed oczyszczeniem)	Większy lub równy 99,9%
Obudowa elektrolizera – szer. x gł. x wys. (m)	0.8x0.6x1.5
Ciśnienie robocze (MPa)	3 . 0
Temperatura pracy (stopnie)	70±5
Temperatura otoczenia (stopnie)	5~40
Zakres zużycia energii	5-1 2 0 %
Czas zimnego startu (minuty)	Mniejsze lub równe 5
Czas gorącego startu (drugi)	5
Żywotność (rok)	Większe lub równe 5
Elektrolit	H2O
Jednostka separacji
Znamionowa wydajność przetwarzania tlenu	100 Nm3/h
Czystość tlenu (nominalne warunki pracy)	>99.8%(0.2 MPa);>98,5% (3 MPa)
Temperatura wylotowa tlenu (stopnie)	70±5
Jednostka oczyszczania
Czystość wodoru (po oczyszczeniu)	Większe lub równe 99,999%
Punkt rosy wodoru	-70 stopień
Temperatura na wylocie wodoru	Zwykła temperatura

 

 

Struktura i zasady elektrolizerów PEM

Wstęp

(1) Elektrolizer wody PEM wykorzystuje membranę do wymiany protonów do izolowania gazu po obu stronach elektrody, aby przezwyciężyć wadę membran do produkcji wodoru metodą elektrolizy alkalicznej pod względem przepuszczalności gazu.

(2) Główne wyposażenie obejmuje elektrolizer PEM i BOP;

(3) Ten model jest droższy w obecnych warunkach;

 

Wprowadzenie do PEMWE

Elektrolizer wody PEM wykorzystuje stałą membranę do wymiany protonów (PEM) jako elektrolit i czystą wodę jako reagent. Dzięki małej przepuszczalności wodoru, elektroliza PEM umożliwia wytworzenie wodoru o wysokiej czystości, wymagającego usunięcia jedynie pary wodnej, a proces ten jest prosty i bezpieczny. Elektrolizer zaprojektowano w konstrukcji o zerowych odstępach i niższej rezystancji omowej, co znacznie poprawia ogólną wydajność procesu elektrolizy przy bardziej kompaktowych rozmiarach. Obsługuje szerszy zakres regulacji ciśnienia, z ciśnieniem wyjściowym wodoru do poziomu MPa, które można dostosować do szybko zmieniającego się zapotrzebowania na energię odnawialną.

 

1. Zasada działania elektrolizerów PEM

Podobnie jak stos ogniw paliwowych, ten typ elektrolizera składa się z elektrod membranowych, płytek i warstw dyfuzyjnych gazu. Anoda elektrolizera PEM pracuje w środowisku silnie kwaśnym (pH≈2) i pod napięciem elektrolizy 1,4~2,0 V, w którym większość metali nieszlachetnych ulega korozji i może łączyć się z jonami sulfonianowymi PEM, zmniejszając w ten sposób zdolność PEM do przewodzenia protonów.

 

2. Katalizatory

Badania nad elektrokatalizatorami w elektrolizerach PEM skupiają się głównie na metalach/tlenkach szlachetnych takich jak Ir i Ru oraz na ich bazie dwu- i trójskładnikowych stopach/tlenkach mieszanych oraz katalizatorach na bazie tytanu jako nośnikach. Obecnie obciążenie katalizatorów irydowych na anodzie wynosi około 1 mg/cm2, a obciążenie Pt katalizatorów na bazie Pt/C na katodzie wynosi około 0,4~0,6 mg/cm2. Katalizator Ir0.7Ru0.3Ox przygotowany przez włoski zespół badawczy może sprawić, że ogniwo elektrolityczne osiągnie napięcie 3,2 A·cm–2 przy 1,85 V, gdy obciążenie Ir wynosi 1,5 mg/cm2. Katalizator Ir0.38/WxTi1-xO2 przygotowany przez zespół badawczy Giner sprawia, że ​​ogniwo elektrolityczne osiąga 2 A cm-2przy 1,75 V, gdy obciążenie Ir wynosi 0 0,4 mg/cm2, a zawartość Ir stanowi tylko 1/5 wartości w tradycyjnych elektrodach. Całkowite obciążenie katalizatorów z grupy platynowców na elektrodach membranowych należy zmniejszyć do 0,125 mg/cm2.

Ru ma lepszą wewnętrzną aktywność katalityczną OER niż Ir, ale Ru jest mniej stabilny. Dodanie Ru z Ir może poprawić aktywność i stabilność katalizatorów. Katalizator Ir{{0}}.6Sn0.4 przygotowany przez Dalian Institute of Chemical Physics Chińskiej Akademii Nauk może osiągnąć 2 A cm–2 przy 1,82 V w pełnym teście elektrolizera. IrSn tworzy stabilną strukturę roztworu stałego, a proces tworzenia stopu z Sn poprawia dyspergowalność Ir, pomagając w ten sposób zmniejszyć obciążenie Ir.

Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej Stanów Zjednoczonych i firma Giner wspólnie opracowały różnorodne katalizatory o strukturze metaloorganicznej (MOF), które kosztują jedynie 1/20 tradycyjnych katalizatorów. Gdy katalizator Co-MOFG-O ma natężenie 0,01 A/cm2, nadpotencjał wyniesie 1,644 V (w porównaniu z RHE), co przewyższa tradycyjne katalizatory Ir w teście zaniku półogniwa, przy czym należy przeprowadzić testy w pełnym ogniwie.

 

3. Elektrody PEM i membranowe

Do najczęściej stosowanych membran w elektrolizerach PEM należą Nafion (DuPont), membrana Dow (The Dow Chemical Company), Flemion (Asahi Glass Co., Ltd.) i Aciplex-S (Asahi Chemical Industry Company), Neosepta-F (Deshan chemiczne) i inne. Opracowana przez firmę Giner membrana DSMTM została wyprodukowana na dużą skalę i jest lepsza pod względem właściwości mechanicznych, cienkości, stabilnych wymiarów podczas wahań mocy, rozruchu i wyłączania oraz lepszej wydajności w rzeczywistych ogniwach elektrolizowych niż Nafion. Krajowe produkty PEM są na etapie prób.

 

Anoda do elektrolizy wody PEM powinna być odporna na korozję w środowisku kwaśnym i wysokim potencjale, a także posiadać odpowiednią strukturę otworów umożliwiającą przepływ gazu i wody. Ze względu na ograniczone warunki reakcji elektrolizy wody PEM, materiały elektrod membranowych (takie jak materiały węglowe) powszechnie stosowane w ogniwach paliwowych PEM nie mogą być stosowane na anodę elektrolizy wody. Firma 3M opracowała elektrodę cienkowarstwową o nanostrukturze (NSTF), która wykorzystuje katalizatory Ir i Pt odpowiednio na anodzie i katodzie. Ładunek Ir i Pt wynosi 0,25 mg/cm2. Elektroda ta może pracować stabilnie w środowisku kwaśnym i w warunkach wysokiego potencjału. Jego pręcikowa struktura na powierzchni poprawia dyspergowalność powierzchniową katalizatorów. Proton przyjmuje metodę bezpośredniego osadzania natryskowego, aby zmniejszyć aglomerację katalizatorów, co powoduje, że Pt/C i Ir wynoszące 0,1 mg/cm2 i Ir O2 wynoszące 0,1 mg/cm2 osadzają się na Membrana Nafion117. Wydajność jednego ogniwa elektrolitycznego jest podobna jak w przypadku konwencjonalnych ogniw elektrolitycznych z dużym obciążeniem katalizatorami (1,8 A cm–2@2V), które mogą pracować stabilnie przez 500 godzin przy napięciu 2,3 ​​V.

 

Warsztaty montażu energii wodorowej SANY

Rozległy warsztat ma 216 metrów długości i 72 metry szerokości i składa się z trzech odrębnych stref zajmujących łączną powierzchnię około 15,000 metrów kwadratowych. Strefa A przeznaczona jest dla przyszłej linii przetwarzania maszyn, której inauguracja planowana jest na rok 2024. W strefie B znajduje się linia montażowa stacji tankowania wodoru, która może pochwalić się roczną wydajnością 20 zestawów stacji tankowania wodoru. Tymczasem w Strefie C znajduje się linia montażowa sprzętu do produkcji wodoru, zdolna do produkcji elektrolizerów wody alkalicznej o mocy 2 GW rocznie. Budowa całej linii produkcyjnej rozpoczęła się w styczniu 2023 roku i została szybko zakończona, co pokazało zarówno elastyczność firmy SANY, jak i naszą sprawność w produkcji sprzętu.

1. Stanowisko robota spawalniczego

Stanowisko robota spawalniczego, którego dostępność zaplanowano na wrzesień 2023 r., stanowi kamień milowy w rozwoju zespołu badawczo-rozwojowego firmy SANY Robotics. Ta innowacyjna stacja integruje system rozsztaplowania kratownic, zrobotyzowany system obsługi, system spawania laserowego, system rozpoznawania wizualnego i bipolarny system odwracania płyt. Co 5 minut płyta bipolarna poddawana jest bezproblemowemu zgrzewaniu z siatką elektrodową, po czym następuje jej szybki transfer na linię montażową. Ten w pełni zautomatyzowany proces, od podawania do spawania, nie tylko zwiększa wydajność, ale także standaryzuje operacje, minimalizując uszkodzenia powłok płyt bipolarnych podczas przenoszenia i obracania, podnosząc w ten sposób jakość produktu.

 

2. Zgrzewanie punktowe okrągłych tabletek

Wykorzystanie zgrzewania punktowego do mocowania okrągłych tabletek przewyższa tradycyjne metody klejenia w kilku kluczowych aspektach. Po pierwsze, eliminuje problemy z oddzielaniem, obserwowane w przypadku metod opartych na klejach, które są podatne na topienie i łuszczenie się roztworu alkalicznego podczas pracy elektrolizera, co może obniżyć wydajność. Po drugie, zapewnia bezpieczne mocowanie, zmniejszając ryzyko nieprawidłowego ustawienia lub upadku podczas montażu. Wreszcie, zwiększa wydajność, eliminując potrzebę suszenia związaną z tradycyjnymi metodami klejenia, usprawniając w ten sposób proces montażu.

 

3. Frez CNC do separacji PPS

Wdrożony 2022 sierpnia zautomatyzowany separator PPS A6-2525 oferuje efektywny obszar działania o wymiarach 2500 mm x 2500 mm. Wyposażony w pozycjonowanie na podczerwień, bardzo precyzyjne prowadnice liniowe i koła zębate, ten przecinak osiąga dokładność cięcia w zakresie ± 0,5 mm. Wyposażona w wentylator o mocy 12,5 KW do adsorpcji próżniowej, zapewnia równomierne cięcie poprzez spłaszczenie separatora. Automatyczne urządzenie podające ułatwia bezobsługowe podawanie i cięcie, ponieważ spłaszczony separator płynnie przenosi produkt do stanowiska cięcia.

 

4. Proces spawania laserowego elektrodą

Działająca od 2022 grudnia automatyczna spawarka laserowa elektrodowa może pochwalić się sterowaniem PLC i kompatybilnością z elektrodami o średnicy od 1000 do 2500 mm. Wykorzystując solidne urządzenie do ciągłego spawania laserowego o mocy 1500 W lub większej, zapewnia precyzyjne spawanie przy minimalnych nierównościach osi Z. Stół obrotowy z przesunięciem mniejszym niż 0,5 mm w osi Z utrzymuje stałą ogniskową podczas spawania. Łukowa konstrukcja bloku prasującego w pełni zabezpiecza części, a programowanie próbne umożliwia automatyczne pomijanie pustych kształtowników podczas spawania. Spawanie laserowe drutem dodatkowym gwarantuje dokładność ± 0,5 mm, dając równe, delikatne i gładkie spoiny o jasnym, białym wykończeniu powierzchni.

Popularne Tagi: elektrolizer pem wodoru, Chiny producenci, dostawcy, fabryka elektrolizera wodoru pem, Elektroliza wody PEM, Produkcja elektrolityczna zielonego wodoru, Elektrochemiczna produkcja wodoru, Nowy przylot elektrolizer PEM, Elektrolizer w połączeniu z energią odnawialną dla czystego wodoru, Produkcja elektrolityczna zrównoważonego czystego wodoru