Sprzęt przemysłowy do produkcji wodoru i tlenu poprzez elektrolizę wody, głównie elektrolizery, w tym separatory, skrubery, filtry alkaliczne (obecnie nie są wymagane dla PEM), regulatory ciśnienia (stosowane w systemach ciśnieniowych), a także sprzęt do magazynowania i sprężania gazu. Zgodnie z wymogami czystości wodoru oraz produkcją i sprzedażą wodoru i tlenu, potrzebne są również urządzenia do oczyszczania wodoru oraz sprzęt do butelkowania wodoru i tlenu pod ciśnieniem. Ponadto jest on również wyposażony w system produkcji czystej wody i sprzęt do zasilania prądem stałym. Rodzaj i ilość sprzętu do produkcji wodoru są określane przez konkretne warunki i wymagania każdego przedsiębiorstwa.
Ogniwo elektrolityczne jest głównym urządzeniem do elektrolizy wody w celu wytworzenia wodoru i tlenu. Elektrolit jest napełniany do ogniwa, a woda rozkłada się pod wpływem prądu stałego. Wodór jest wytwarzany na powierzchni katody, a tlen jest wytwarzany na powierzchni anody.
1. Podstawowa struktura ogniwa elektrolitycznego
Ogniwo elektrolityczne składa się z płyt elektrodowych, przepon, uszczelek izolacyjnych, urządzeń zaciskowych i innych akcesoriów. Ponieważ istnieje wiele typów ogniw elektrolitycznych o różnych strukturach i akcesoriach, tutaj przedstawiamy tylko strukturę typowych alkalicznych ogniw elektrolitycznych w celach informacyjnych.
(1) Płytka elektrodowa
1. Rodzaj elektrody
Ogniwa elektrolityczne obecnie stosowane w przemyśle mają różne struktury elektrod, z których wszystkie mają na celu zwiększenie obszaru reakcji, zmniejszenie przepięcia i zmniejszenie zawartości gazu w elektrolicie, co poprawia wydajność ogniwa elektrolitycznego wodnego i zmniejsza napięcie międzyelektrodowe. Zmniejszenie zużycia energii.
(1) Elektroda płaska (również najbardziej prymitywna forma elektrody, struktura ta została już niemal całkowicie wyeliminowana)
Najwcześniejsze płaskie elektrody były wykonane z gładkich arkuszy żelaza. Gęstość prądu ogniwa elektrolitycznego złożonego z tego rodzaju elektrody wynosi zaledwie 200-300A/m2 (gęstość prądu jest związana z innymi czynnikami oprócz elektrody), a zawartość gazu jest bardzo wysoka. Później, po ulepszeniach, zaczęto używać elektrod żeliwnych, a pionowe podniesione żebra odlano w środku płyt elektrodowych, co zwiększyło obszar reakcji i zwiększyło gęstość prądu do około 800A/m2.
Dwa okrągłe otwory w dolnej części rysunku to pierścienie kanałów cieczy, które wchodzą do elektrolitu, a dwa okrągłe otwory w górnej części to pierścienie kanałów powietrza, które odpowiednio odprowadzają wodór i tlen. Ten rodzaj elektrody ma prostą konstrukcję, jest tani i stosunkowo łatwy w instalacji. Wadami są płyty, które są ciężkie i wymagają odlewania w piasku, trudno jest również pokrywać żeliwo niklem, zużycie energii jest wysokie i łatwo ulega korozji. Obecnie jest to bardzo rzadkie w Chinach.
(2)Elektroda porowata
Płytka bipolarna elektrody porowatej składa się z płytki głównej (nazywanej również separatorem) oraz katody, anody i płytek anodowych z wyciętymi otworami o różnych kształtach. Typowe kształty otworów na płytce wtórnej to okrągły, półksiężycowy, prostokątny, oliwkowy itp.
Ten rodzaj elektrody ma wiele małych otworów wybitych na podelektrodach katody i anody. Na powierzchni wydaje się, że zmniejsza to powierzchnię elektrody. Jednak przy odpowiedniej średnicy otworów i odstępach między nimi, otwory wybijane tworzą nowe powierzchnie boczne, co w rzeczywistości zwiększa powierzchnię roboczą niż wcześniej. Ponadto duża ilość gazu wytwarzanego na elektrodzie wtórnej podczas pracy może przedostać się przez te małe otwory i dostać się za elektrodę wtórną, co znacznie zmniejsza zawartość gazu w elektrolicie między dwiema sąsiadującymi katodami i anodami, zmniejszając napięcie elektrolitu. strata, co może dodatkowo zmniejszyć odległość między katodą a anodą i zmniejszyć napięcie komory elektrolizy.
Główne i pomocnicze bieguny są mocowane za pomocą nitów, zwanych również podporami. Ten rodzaj nogi podporowej nie tylko pełni rolę mocowania płyt głównej i wtórnej, ale także rolę przewodzenia. Oznacza to, że podczas pracy prąd płynie od strony katody płyty bipolarnej do strony anody przez nogę podporową. Dlatego też, biorąc pod uwagę rozmiar i rozmieszczenie nóg podporowych, muszą one mieć określoną wytrzymałość i równomierny rozkład oraz muszą osiągać powierzchnię przekroju określoną przez ich znamionowy prąd. Nogi po stronie katody są dłuższe niż po stronie anody. Dzieje się tak, ponieważ wodór wytwarzany przez katodę jest dwa razy większy od tlenu wytwarzanego przez anodę.
Wadą tej struktury elektrody jest to, że wymaga ona dwóch powłok niklowych podczas produkcji, tzn. elektroda wtórna jest najpierw galwanizowana indywidualnie, a następnie cała elektroda jest galwanizowana po nitowaniu i spawaniu. Gdy biegun wtórny zostanie uszkodzony, nie można go wymienić indywidualnie.
Główne i wtórne bieguny niektórych elektrod są mocowane za pomocą nakrętek śrubowych. Ten rodzaj wtórnego bieguna jest montowany z kilku cienkich płytek z wieloma wyciętymi otworami w kształcie półksiężyca.
Bezpośrednie spawanie punktowe jest również stosowane do mocowania elektrod głównych i pomocniczych (anoda i elektrody pomocnicze są wykonane z czystych arkuszy niklu), a na metr kwadratowy powierzchni elektrody przypada 700 punktów spawania. Zapewnia to wytrzymałość mechaniczną, równoważy rozkład prądu i zmniejsza straty rezystancyjne. Chociaż koszt czystej anody niklowej jest wyższy, podaje się, że jest ona stosowana od ponad 25 lat bez korozji.
(3) Elektroda siatkowa
Bezpośrednie użycie siatki metalowej jako elektrody ujemnej i dodatniej elektrody okazało się idealną metodą. Ponieważ siatkowa podelektroda nie tylko zwiększa obszar reakcji, zmniejsza zawartość gazu, ale także dodatkowo zmniejsza odległość między elektrodami, dzięki czemu ogniwo elektrolityczne jest bardziej zwarte, proste w przetwarzaniu i produkcji oraz łatwe w utrzymaniu.
Z powyższych danych wynika, że aktywowana jednowarstwowa siatka z drutu niklowego i aktywowana siatka z drutu żelaznego jako katody mają niższe napięcie międzyelektrodowe. Ponieważ aktywowana siatka z drutu ma słabą stabilność, pojedyncza warstwa aktywowanej siatki z drutu niklowego jest używana jako katoda i materiał elektrody wtórnej. Aby zapobiec łatwemu odpadaniu warstwy aktywacyjnej, obróbka chropowatości powierzchni powinna zostać przeprowadzona przed aktywacją siatki niklowej. Anoda i elektrody pomocnicze są wykonane bezpośrednio z siatki z drutu niklowego. Główna płyta elektrody siatkowej ma wiele mlecznych wypustek. Nie jest ona przymocowana do elektrody wtórnej, ale jest bezpośrednio zmontowana w korpusie zbiornika. Niemiecki elektrolizer Lurgi i elektrolizer ciśnieniowy DQ produkowane w moim kraju w ostatnich latach wykorzystują elektrody siatkowe.
Niezależnie od formy, odległość między główną płytą elektrody a pomocniczymi elektrodami yin i yang staje się coraz mniejsza. (Zerowa przerwa między płytami to trend rozwojowy)
2. Materiały elektrodowe i obróbka powierzchni
Materiał elektrody był kiedyś żeliwem, ale teraz najczęściej stosuje się miękkie żelazo, a powierzchnia anody elektrody jest powlekana metalicznym niklem (stosowany jest również czysty nikiel), a powierzchnia katody jest aktywowana. Celem niklowania powierzchni anody jest ochrona anody i redukcja przepięcia tlenu; celem aktywacji powierzchni katody jest redukcja przepięcia wodoru.
(1) Niklowanie anody
Przed niklowaniem należy sprawdzić, czy płyta elektrodowa spełnia wymagania projektowe i czy nie ma na niej zadziorów, wgnieceń, pęknięć itp. Następnie należy użyć piaskowania, metod chemicznych, elektrochemicznych i płukania, aby usunąć plamy oleju i rdzę z płyt, tak aby powierzchnia spełniała wymagania przed galwanizacją.
Płyty nie mogą używać żadnego metalu jako dolnej warstwy. Wynika to z faktu, że aktywność chemiczna tego metalu różni się od aktywności żelaza i niklu. W obecności elektrolitu między nimi wystąpi korozja galwaniczna, przyspieszając uszkodzenie płyt; Ponadto sam metal może zostać skorodowany przez elektrolit.
Roztwór galwaniczny do niklowania jest wykonany z siarczanu niklu i innych odczynników. Płytka, która ma być pokryta, jest używana jako katoda, a metaliczny nikiel jako anoda. Gdy przepływa prąd stały, metaliczny nikiel na anodzie stopniowo traci elektrony i staje się jonami i wchodzi do roztworu. Jony niklu w roztworze przemieszczają się w kierunku katody z powodu przyciągania katody i odpychania anody, a następnie uzyskują elektrony na katodzie i stają się metalicznym niklem przyłączonym do powierzchni katody, co powoduje, że powierzchnia płytki jest pokryta warstwą niklu. Podczas galwanizacji należy kontrolować odpowiednią temperaturę, wartość pH, gęstość prądu, napięcie, czas itp., aby warstwa niklu mogła być równomiernie i mocno połączona z pokrytą płytką.
Wymagania techniczne dotyczące niklowania są następujące:
1) Powłoka powinna być w kolorze jasnoszarym lub ciemnoniklowym.
2) Niklowanie nie może mieć zmarszczek, łuszczenia, pęcherzyków, widocznych zadziorów ani obszarów nieocynkowanych. Po ocynowaniu musi być ono ściśle chronione, a warstwa niklu nie może być zarysowana, poobijana ani uszkodzona. Naprawa powłoki jest dozwolona w przypadku zarysowań i wypukłości w poszczególnych miejscach, ale należy zapewnić mocne wiązanie powłoki i wymagania dotyczące porowatości.
3) Grubość powłoki strony anodowej płyty głównej, płyty pomocniczej anody oraz nitów lub śrub jest większa lub równa 100μm. Możesz użyć grubościomierza, aby zmierzyć dwa dowolne punkty w środku.
4) Siła wiązania powłoki nie jest sprawdzana pod kątem uszkodzeń płyty. Do kontroli gięcia można użyć innych małych płyt niklowanych. Promień gięcia jest czterokrotnie większy od grubości.
5) Warstwa niklowania musi być pozbawiona porów lub mieć ich bardzo mało. Jej porowatość można sprawdzić za pomocą żelazicyjanku potasu K [Fe(CN)] w teście niebieskiego punktu. Wskaźnik niebieskiego punktu nie powinien przekraczać 120 punktów/100 cm2. Jeśli porowatość spełnia wymagania, a grubość warstwy niklowania jest mniejsza niż 20% powyższych wskaźników, nadal można ją uznać za kwalifikowaną.
6) Po niklowaniu należy użyć węglanu sodu do pasywacji. Przed pasywacją należy wykonać kontrolę porowatości. Aby zapobiec korozji, inne części ogniwa elektrolitycznego również muszą zostać niklowane. Grubość powłoki wynosi: rama, rura powietrzna, pierścień powietrzny, rura cieczowa, pierścień cieczowy > 60 μm, nity, płyty dociskowe i specjalne podkładki > 40 μm.
(2) Aktywacja katody
W procesie elektrolizy wody, wykorzystanie aktywacji katody może ogólnie zmniejszyć zużycie energii o około 10%. Tak zwana aktywacja katody oznacza, że katoda i płyty wtórne są platerowane warstwą dolnej warstwy niklu, a następnie warstwą aktywacji disiarczku niklu. Metoda platerowania dolnej warstwy niklu jest taka sama jak w przypadku niklowania anodowego, a jej grubość wynosi zwykle około 20 μm. Roztwór galwaniczny do platerowania warstwy aktywnej składa się z siarczanu niklu, tiosiarczanu sodu (sody sodowej), chlorku amonu i innych odczynników. Podczas procesu galwanizacji należy kontrolować odpowiednią temperaturę, wartość pH, gęstość prądu itp. ·
Wymagania techniczne dla warstwy aktywacyjnej są następujące:
1) Po wyjęciu ze zbiornika warstwa aktywacyjna powinna mieć żółtozielony kolor, a następnie brązowy.
2) W warstwie aktywacyjnej nie powinno być łuszczenia, pęcherzyków itp. Podczas wykonywania potencjalnych testów warstwa aktywująca nie może odpadać ani odpadać nieznacznie w postaci proszku.
3) Grubość warstwy aktywacyjnej powinna być większa lub równa 12μ, a minimalna nie powinna być mniejsza niż 5μ. Grubość można zmierzyć za pomocą mikroskopu metalograficznego.
4) Zawartość siarki i niklu w warstwie aktywnej powinna być zgodna ze stosunkiem Ni2S2. Podczas przeprowadzania testu nadpotencjału prąd nie powinien być mniejszy niż 2000 A/m2.
Jeśli warstwa niklowa lub warstwa aktywna musi zostać ponownie pokryta, ponieważ jakość nie spełnia wymagań, należy usunąć oryginalną powłokę, a następnie ponownie ją pokryć. Roztwór do usuwania powłoki może być wykonany z cyjanku sodu, cytrynianu sodu i nitrobenzenosulfonianu sodu.
Części platerowane, takie jak płyty i ramy, muszą być odpowiednio przechowywane i umieszczone w wentylowanym i suchym pomieszczeniu, aby zapobiec korozji. Wnikaniu wody deszczowej należy zapobiegać w każdych okolicznościach.
3. Przepona
Wymagania jakościowe dotyczące przepony
W ogniwie elektrolitycznym katoda produkuje wodór, a anoda tlen. Jeśli nie zostaną one oddzielone, wodór i tlen zostaną zmieszane, co nie tylko nie osiągnie celu tej produkcji, ale również przyniesie poważne zagrożenia. Ta przepona jest wymagana do ścisłego oddzielenia wodoru i tlenu. Jakość przepony jest bezpośrednio związana z czystością wodoru i tlenu oraz zużyciem energii. Wymagania dla przepony są następujące:
1) Bąbelki nie mogą przejść;
2) Może być zwilżony elektrolitem, co pozwala na swobodne przemieszczanie się jonów w roztworze;
3) Posiadać wystarczającą wytrzymałość mechaniczną;
4) Nie ulega korozji pod wpływem zasad zawartych w elektrolicie i charakteryzuje się dużą stabilnością chemiczną;
5) Tanie i odpowiednie do zastosowań przemysłowych.
W przeszłości ludzie używali folii niklowej jako przepony. Była ona wytwarzana przez galwanizację i miała 800-1400 otworów na cm2. Taka przepona ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, ale łatwo ulega uszkodzeniu pod wpływem działania elektrochemicznego, ma krótką żywotność i jest podatna na zwarcie, a dwa bieguny nie mogą być tak blisko siebie, jak to możliwe. Obecnie separatory przeszły zasadniczo przez proces od separatorów z tkaniny azbestowej do PPS, a następnie do PPS + dwutlenku cyrkonu. W przyszłości może nastąpić zastosowanie membran nieorganicznych. W rzeczywistości istnieje wiele możliwości dla materiałów separatorów, które spełniają powyższe wymagania wydajnościowe.
4. Ramy
Podczas procesu elektrolizy wodór i tlen wytwarzane przez elektrody anody i katody są rozdzielane przeponą. Każda komora jest rozdzielona płytą główną, więc płyta główna jest również nazywana przegrodą; komory są otoczone metalową (stosuje się również tworzywa sztuczne). Tradycyjną metodą jest to, że tkanina przepony jest nitowana w ramie, więc ten rodzaj ramy jest również nazywany ramą przepony. Obecna nowatorska konstrukcja polega na tym, że płyta główna jest spawana w ramie, tworząc typ kombinacji płyta-rama. Niezależnie od tego, czy jest to rama przepony, czy rama płytowa, jej grubość staje się coraz cieńsza, co oznacza, że odległość między biegunami pomocniczymi katody i anody oraz odległość między biegunami pomocniczymi katody i anody stają się coraz mniejsze.
1. Rama przepony
Membrany w wielu elektrolizerach są przynitowane do metalowych ram. Metalowa rama jest wykonana z kutej stali lub spawana specjalną stalą w kształcie litery T. Wokół obu stron znajdują się linie uszczelniające, dzięki czemu elektrolit może zostać uszczelniony w korpusie zbiornika. W górnej części ramy otwiera się otwór, który jest odpowiednio wylotem wodoru i tlenu, a otwór w dolnej części jest wlotem elektrolitu. Powierzchnia ramy jest również pokryta metalicznym niklem.
Wymagania jakościowe dla ramy przepony są następujące:
1) W miejscu spawania ramy nie gromadzi się żużel spawalniczy, powierzchnia jest gładka, a linia uszczelnienia złącza spawanego jest kompletna;
2) Linia uszczelniająca powinna być nieuszkodzona. Przynajmniej jedna z kilku linii uszczelniających musi być nienaruszona:
3) Warstwa niklowana powinna być wolna od wad takich jak łuszczenie i złuszczanie;
4) Wlot cieczy i wylot powietrza powinny być wolne od blokad i zadziorów;
5) Membrana powinna być przynitowana po stronie tlenowej i musi być dokręcona podczas nitowania, aby zapobiec uszkodzeniu membrany.
2. Rama płytowa
Rama płyty jest kluczowym elementem elektrolizera wody. Powstaje ona poprzez spawanie płyty głównej w ramie, a spoiny muszą być gęste. Ponieważ płyty i ramy nowoczesnych elektrolizerów wody są stosunkowo cienkie, wymagają wysokich wymagań instalacyjnych i działają pod wysokim ciśnieniem, kluczowe jest zmniejszenie odkształceń termicznych podczas spawania płyt i ram. Jeśli chodzi o technologię przetwarzania, powszechnie stosuje się metodę spawania łukiem wolframowo-argonowym z wysokim ciepłem łuku, skoncentrowaną kolumną łuku i małą strefą wpływu ciepła. Jednocześnie stosuje się dwa pistolety spawalnicze, a na spawane części nakłada się chłodzoną wodą miedzianą podkładkę, aby przyspieszyć chłodzenie.
Konstrukcja płytowo-ramowa upraszcza konstrukcję zbiornika, redukuje liczbę części i objętość obróbki, zmniejsza powierzchnię wycieku zbiornika o 50% i poprawia uszczelnienie sprzętu.
5. Materiały izolacyjne i urządzenia zaciskowe
1. Materiał uszczelniający:
Izolacja ogniwa elektrolitycznego dzieli się na dwa aspekty, jeden to izolacja między korpusem zbiornika a ziemią, a drugi to izolacja między elementami biegunowymi. Jeśli korpus zbiornika nie jest dobrze izolowany od ziemi, będzie to stanowić niezwykle poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa sprzętu prostownika i jest absolutnie niedozwolone. Wartość rezystancji izolacji do ziemi można obliczyć na podstawie wymaganych 1000Ω na wolt. Izolacja między elementami biegunowymi jest związana z wydajnością prądową i kwestiami bezpieczeństwa. Z powodu słabej izolacji wystąpi wyciek, który uniemożliwi tej części prądu wytwarzanie gazu i wpłynie na wyjście. Jeśli wyciek jest poważny, jest to zjawisko zwarcia i przepalenia. Możliwość płyt i przepon.
Izolator podtrzymujący cały korpus zbiornika to zazwyczaj porcelanowe siedzisko izolacyjne lub płyta izolacyjna elektryczna. Izolator podtrzymujący płytę i ramę to małe porcelanowe siedzisko lub bakelitowa tuleja izolacyjna. Izolacyjny materiał uszczelniający między elektrodami (ramami) jest tradycyjnie wykonany z arkuszy gumy azbestowej lub integralnie przetworzonych uszczelek politetrafluoroetylenowych. Najnowszym osiągnięciem jest zastosowanie struktury „cloth-pad-in-one”.
2. Urządzenie blokujące
Zespół komory elektrolitycznej staje się korpusem zbiornika po zaciśnięciu. Urządzenie zaciskowe składa się z płyt końcowych na obu końcach, dużych śrub, nakrętek, tarcz sprężynowych i tulei izolacyjnych. Ze względu na rozszerzalność cieplną i kurczliwość, rozmiar korpusu zbiornika zmienia się od czasu do czasu, co zależy od siły płyty sprężynowej, aby utrzymać korpus zbiornika w stanie ściśniętym. Aby określić siłę tarczy sprężynowej, można ją obliczyć na podstawie szczeliny między tarczami i krzywej odkształcenia.
6.Inne części pomocnicze
1. Drogi oddechowe i kanał płynowy
Kanały powietrzne i kanały cieczowe ogniwa elektrolitycznego dzielą się na kanały do wlotu wodoru, tlenu i elektrolitu. W zależności od ich położenia w korpusie zbiornika można je podzielić na dwa typy: zewnętrzne kanały powietrza i cieczy oraz wewnętrzne kanały powietrza i cieczy.
(1) Zewnętrzne kanały powietrza i cieczy
Kanały powietrzne i kanały cieczowe ogniwa elektrolitycznego znajdujące się poza zbiornikiem nazywane są zewnętrznymi kanałami powietrznymi i cieczowymi. Kanały powietrzne i kanały cieczowe zainstalowane poza zbiornikiem można podzielić na dwa typy: pierścieniowe i cylindryczne.
Pierścieniowy kanał powietrzny i kanał cieczowy składają się ze stalowych pierścieni równych liczbie komór. Stalowe pierścienie są izolowane i uszczelniane podkładkami z gumy azbestowej, a stalowe pierścienie i rama są połączone krótkimi metalowymi rurkami. Wadami tej formy są trudności w instalacji i wysokie wymagania. Łatwo jest spowodować wyciek z powodu rozszerzalności cieplnej i kurczliwości, a także trudno ją naprawić.
Cylindryczna droga powietrzna to długi stalowy cylinder z równą liczbą krótkich rurek przyspawanych do ramy. Głowica rury i rama są połączone odpowiednio rurkami oskrzelowymi i rurkami izolacyjnymi. Zaletą tej formy jest to, że sprzęt jest prosty, a instalacja i konserwacja są bardzo wygodne. Jednakże, jeśli rurka izolacyjna jest zbyt krótka, a rurka jest wypełniona elektrolitem, a także w warunkach wyższego napięcia, część prądu wycieknie z jednego końca zbiornika przez elektrolit w rurce izolacyjnej do metalowego cylindra, a następnie przejdzie przez cylinder do drugiego końca. Jeden koniec jest przekazywany do korpusu zbiornika. Taka sytuacja nie tylko spowoduje poważną utratę prądu, ale także podczas procesu przewodzenia elektrolitu w rurce izolacyjnej, głowice metalowych rurek łączące dwa końce rurki izolacyjnej są włączane do pracy jako odpowiednio elektrody dodatnie i ujemne, to znaczy, że generowana jest elektroliza pasożytnicza, powodująca wytwarzanie wodoru i tlenu na obu końcach. Powoduje to zmniejszenie całkowitej czystości gazu. Jeśli droga powietrzna ma kształt cylindryczny, rury odgałęzień wodoru i tlenu każdej komory elektrolizy muszą mieć kształt zakrzywiony, a kolanka muszą być wyższe niż rura drogi powietrznej. W ten sposób elektrolit w każdej rurze odgałęzionej jest odłączony i nie jest łatwo Zachodzi reakcja elektrochemiczna.
Idealnie byłoby, gdyby do produkcji rurki powietrznej i rurki cieczowej zamiast stali użyto tworzyw sztucznych do produkcji inżynierii, ale takie tworzywo musi mieć dobrą odporność na alkalia, odporność na temperaturę i nie ulegać łatwo starzeniu. Cylindry przepływowe można również wykonać z rur polieterowych chlorowanych.
(2) Wewnętrzne kanały powietrza i cieczy
Kanały powietrzne i kanały cieczowe ogniwa elektrolitycznego znajdują się wewnątrz korpusu zbiornika i są zintegrowane z korpusem zbiornika. Są one nazywane wewnętrznymi kanałami powietrza i cieczy, jak pokazano na poniższym rysunku:
Taka konstrukcja przenosi kanały gazu i cieczy z zewnątrz zbiornika do jego wnętrza, co lepiej rozwiązuje problem nieszczelności w zewnętrznych kanałach gazu i cieczy spowodowanych rozszerzalnością i kurczeniem się cieplnym.
2.Separator
Wodór i tlen wydostające się przez kanał powietrzny są połączone z dużą ilością cieczy alkalicznej. Funkcją separatora jest oddzielenie gazu i cieczy alkalicznej. Oddzielony elektrolit jest chłodzony i filtrowany, a następnie zawracany do komory elektrolizy, podczas gdy wodór i gaz tlenowy wchodzą odpowiednio do skrubera.
Separator jest zazwyczaj wykonany w kształcie cylindra. Jest jeden wodór i jeden tlen, a spód jest połączony z rurą i ma rurę chłodzącą wodę w środku. Dlatego separator pełni również rolę chłodzenia elektrolitu i regulacji ciśnienia po obu stronach wodoru i tlenu w elektrolizerze. Niektóre separatory stoją pionowo obok zbiornika jako oddzielne urządzenie; niektóre leżą poziomo na zbiorniku; niektóre rozszerzają rurę powietrzną i pełnią również rolę separacji gaz-ciecz.
3. Skruber
Wodór i tlen wydostające się z separatora mają stosunkowo wysokie temperatury i zawierają dużo pary wodnej i mgły alkalicznej. Aby obniżyć temperaturę gazu i odzyskać surowiec, wodę i alkalia, gaz musi zostać schłodzony i przemyty. Elektrolizery są zazwyczaj wyposażone w dwa skrubery, a wiele elektrolizerów może dzielić parę skruberów. Jeden to skruber wodoru, a drugi to skruber tlenu, oba wyposażone są w rury z chłodzącą wodą. Czysta woda dostarczana do elektrolizera zazwyczaj najpierw przepływa przez skruber, aby go wstępnie podgrzać. Gaz wchodzący do skrubera najpierw przepływa wzdłuż rury od góry do dołu, następnie kieruje się od dołu przez zygzakowatą nasadkę pęcherzykową, a następnie przechodzi przez płytę sitową i jest przemywany czystą wodą. Mgła alkaliczna wciągnięta w gaz jest wypłukiwana, a para wodna jest skraplana.
Urządzenie czyszczące musi być zamontowane na określonej wysokości, tak aby umyta, czysta woda mogła spływać do elektrolizera pod wpływem grawitacji.
Istnieją dwa rodzaje skrubberów: pionowy i poziomy. Oprócz chłodzenia i skrubberowania gazu oraz podgrzewania czystej wody, skrubber ma również funkcję regulacji ciśnienia po obu stronach wodoru i tlenu, ponieważ dolne części pary skrubberów są połączone.
4. Filtr
Aby wyeliminować wpływ zanieczyszczeń mechanicznych (takich jak substancje żelazne, naskórek niklowy, włókna azbestowe, pozostałości gumy azbestowej itp.) w elektrolicie na proces elektrolizy, należy zapobiec blokowaniu rurociągów gazu i cieczy w ogniwie elektrolitycznym oraz uniknąć zwarć i elektrolizy w ogniwie. Zbiornik jest zazwyczaj wyposażony w filtr elektrolitu. Rozmiar filtrów, liczba warstw wewnętrznych i lokalizacja urządzeń w różnych ogniwach elektrolitycznych są określane przez określone warunki. Wewnątrz filtra znajduje się filtr, a filtr zazwyczaj wykorzystuje siatkę z drutu niklowego o oczkach 60-80. Filtr należy regularnie demontować i czyścić podczas pracy, w przeciwnym razie nadmierne gromadzenie się zanieczyszczeń zatka filtr i wpłynie na cyrkulację elektrolitu.
Istnieją dwa rodzaje filtrów elektrolitowych: pionowe i poziome. Filtr pionowy jest łatwy do demontażu i czyszczenia, a także może zmniejszyć utratę elektrolitu podczas demontażu i czyszczenia filtra.
5. Regulator ciśnienia
Podczas procesu elektrolizy, jeśli ciśnienie w ogniwie elektrolitycznym ulegnie znacznej zmianie, często spowoduje to wzajemne przenikanie wodoru i tlenu. Dlatego ciśnienie po obu stronach wodoru i tlenu w ogniwie musi być regulowane w dowolnym momencie podczas pracy. Elektrolizery działające przy normalnym ciśnieniu zazwyczaj polegają na szafach do przechowywania mokrego gazu, separatorach i skrubberach w celu regulacji ciśnienia. Jednak podczas pracy pod ciśnieniem w systemie musi być zainstalowana para regulatorów ciśnienia, jeden to regulator ciśnienia wodoru, a drugi to regulator ciśnienia wodoru. Regulator ciśnienia tlenu, ponieważ zbiornik do przechowywania suchego gazu jest używany do przechowywania i regulowania ilości gazu podczas pracy pod ciśnieniem, a ciśnienie w zbiorniku do przechowywania gazu zmienia się wraz ze zmianami w produkcji i zużyciu.
Obecnie w Chinach stosuje się dwa rodzaje regulatorów ciśnienia. Jednym z nich jest zawór regulacyjny pływakowy. Ciecze w regulatorach ciśnienia wodoru i tlenu są ze sobą połączone. Gdy ciśnienie jednego gazu w układzie wzrasta, ciecz w regulatorze ciśnienia Poziom wody spada, powodując odpowiednie opadnięcie kulki pływaka i trzpienia zaworu, a kanał zaworu iglicowego drogi powietrznej odpowiednio się zwiększa, powodując szybszy wypływ gazu. Jednocześnie poziom cieczy w drugim regulatorze ciśnienia wzrasta, a kanał zaworu iglicowego drogi powietrznej odpowiednio się zwiększa. Kurczy się, ograniczając wypływ gazu, aż ciśnienie między dwoma gazami zostanie zrównoważone. Drugim jest zawór regulacyjny membranowy. Zawór regulacyjny membranowy jest zainstalowany na rurze wylotowej separatorów wodoru i tlenu. Górny koniec membrany zaworu regulacyjnego membranowego wodoru jest podłączony do rury ciśnienia tlenu, a górny koniec membrany zaworu regulacyjnego membranowego tlenu jest podłączony do rury ciśnienia wodoru. W ten sposób, gdy ciśnienie po stronie tlenu spada, ciśnienie po stronie wodoru będzie naciskać trzpień zaworu zaworu regulującego membranę tlenową w dół, aby zamknąć wylot tlenu, a ciśnienie po stronie tlenu wzrośnie; w tym samym czasie trzpień zaworu zaworu regulującego po stronie wodoru będzie przesuwał się w górę z powodu spadku ciśnienia tlenu w górnej części membrany. Otwórz zawór wylotowy wodoru, aż ciśnienie separatora po obu stronach gazu i tlenu zostanie zrównoważone. Odwrotnie jest również prawdą.
Istnieją również urządzenia pneumatyczne, służące do sterowania różnicą ciśnień wodoru i tlenu.
6.Bezpieczne uszczelnienie wodne
Podczas procesu elektrolizy czasami ciśnienie robocze elektrolizera nadal rośnie z powodu zatkania zewnętrznego rurociągu. Aby uniknąć tej sytuacji i zapewnić bezpieczną produkcję, w systemie należy zainstalować uszczelnienie wodne bezpieczeństwa, tak aby gdy ciśnienie w rurociągu przekroczy ciśnienie poziomu wody uszczelnienia wodnego, gaz mógł zostać automatycznie odprowadzony do atmosfery. Małe uszczelnienia wodne są również wykonane ze szkła lub pleksi, takie jak butelki Huafu. Wysokość uszczelnienia wodnego powinna być o ponad 50% większa niż ciśnienie gazu w skruberze. Jeśli rura odpowietrzająca zostanie włożona do dna poziomu wody skrubera, może również służyć jako uszczelnienie wodne bezpieczeństwa. Gdy ciśnienie po jednej stronie wodoru i tlenu wzrośnie, poziom cieczy w skruberze spadnie. Gdy poziom cieczy spadnie do określonej wartości, gaz zostanie opróżniony z rury odpowietrzającej, aby osiągnąć cel ochrony bezpieczeństwa. Gdy system działa pod ciśnieniem, do skruberów wodoru i tlenu dodaje się zawór bezpieczeństwa, aby zmniejszyć ciśnienie w przypadku wystąpienia nadciśnienia.
