电解水制氢系统组成
电解水制氢系统组成
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1、补水系统
生水首先进入除盐水制备装置内,经过超滤+二级反渗透处理后进入碱液箱、配碱水箱和冷却装置水箱。进入碱液箱、配碱水箱的水,配制成碱液,由配碱泵送进气液分离装置内,进入碱液循环系统,从而为碱液循环系统补充碱液;进入除盐水冷却装置水箱的水,在循环水泵出力下,流经水-水换热器后进入气液分离装置、氢气纯化装置中的多个冷却器后,回到冷却装置水箱。
2、碱液循环系统
由电解槽出来的电解液有两路:一路富含氢气,另一路富含氧气,它们分别进入置于气液分离装置内的氢分离器和氧分离器中,分离出氢气和氧气后,两路碱液汇合,经碱液过滤器过滤后,再经过碱液冷却器冷却,进入碱液循环泵,由泵加压后回到电解槽内,从而在制氢系统中实现碱液循环。
3、电解槽
碱液循环系统的碱液进入电解槽,水在直流电的作用下开始分解,在电解室的阴阳极板上分别产生氢气和氧气。这些氢气和氧气随电解液一起从电解槽两端流出进入气液分离装置。
电解槽内反应方程式如下:
电解
2H2O ======= 2 H2↑ + O2 ↑
KOH(电解质)
4、气液分离装置
气液分离装置内分别设有氢分离洗涤器、氧分离器、氢气冷却器、气水分离器、碱液循环泵等设备。含有氢气和氧气的电解液分别经过氢、氧分离器,在重力作用下与电解碱液发生沉降分离,分离出的氧气排放到室外,氢气在分离装置内进一步洗涤、冷却、分离去除液滴,然后进入氢气纯化装置。
5、氢气纯化装置
氢气在氢气纯化装置中,由催化剂催化与氢气中残留的氧气发生如下反应:2H2+O2=2H2O,
经过冷却、吸附、分离后,得到纯度为99.999%的高纯氢气。
6、氢气储存设备
高纯氢气经氢气汇流排架平衡压力后分配至各氢气储罐储存。
7、供氢系统
目前主要有3种储氢外运方式,氢气钢瓶组架、长管拖车和固态储氢装置,因固态储氢装置在国内应用较少,国内尚处于研发阶段,因此,一般考虑以氢瓶组和长管拖车作为主要的运输方式。
供氢系统的主要工艺流程如下:
氢储罐→氢气汇流排→氢气缓冲罐→氢气压缩机→充氢汇流排(或充装装置)→氢瓶组(或长管拖车)。
8、辅助系统
制氢辅助系统主要包括:除盐水制备系统、制冷换热系统、压缩空气供给系统、碱液储存系统和氮气催扫系统。各系统分述如下:
1)除盐水制备系统
除盐水制备系统采用常规过滤、超滤、二级反渗透处理工艺,满足制氢系统用水水质要求,如下:
电导率:<1μs/cm (25℃) ;
Ca2+ : <5ppm;
Na+ : <50ppb;
Fe2+ : <3ppb;
SiO2 : <50ppb。
除盐系统工艺流程如下:
深井水(有压)→碟片式过滤器→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透高压泵→一级反渗透装置→二级反渗透高压泵→二级反渗透装置→除盐水箱→除盐水泵→至制氢系统各用水点。
2)制冷换热系统
制冷换热系统设备主要包括缓冲水箱、循环泵、压缩制冷机。
3)压缩空气供给系统
压缩空气供给系统设备主要包括空气压缩机、过滤器、干燥器和压缩空气储罐,本工程配置一套仪表气源装置,满足整个氢站仪表气源,设备包含含空气压缩机、空气储罐等,满足制氢系统仪表用气要求。
4)碱液储存系统
碱液储存系统设备主要包括碱储罐和碱液输送泵,该系统主要实现外来碱液的装卸,稀碱液的配置及废碱液的回收等,满足制氢系统电解制溶液配送需求。
5)氮气吹扫系统
氮气吹吹扫系统设备主要包括氮气瓶组架及氮气汇流排架,为制氢系统设备提供惰性气体置换和吹扫功能,保证制氢系统安全运行。