محلل الهيدروجين بيم الكهربائي

 

حجم صغير

• كثافة تيار التشغيل العالية (1.5~3A/cm²)
• سمك المنطقة الأساسية للخزان أقل من 1 م
• نظام تحكم مساعد متكامل مثبت على الانزلاق

كفاءة عالية

• استهلاك طاقة التيار المستمر أقل من 4.3 كيلووات ساعة/نيوتن متر مكعب
• الكفاءة الحرارية أعلى من 75%
• أقطاب غشاء PEM المفضلة ذات المستوى الرائد عالميًا
•  

 

1. تعزيز الاستقرار في المعلمات التشغيلية

1.1 ضغط التشغيل المستدام:يحافظ المحلل الكهربي على ضغط عمل ثابت يبلغ 3.0 ميجا باسكال، مما يضمن الإنتاج الثابت للهيدروجين عند مستوى الضغط هذا. تلبي هذه القدرة على التكيف المتطلبات التشغيلية المتنوعة وتقلل من الحاجة إلى الضغط الإضافي، وبالتالي تقليل التكاليف المرتبطة بها.

1.2 درجة حرارة التشغيل المثلى:يعمل المحلل الكهربائي ضمن نطاق درجة حرارة 70±5 درجة، ويظهر استقرارًا استثنائيًا وقدرة على التكيف، مما يضمن أداءً موثوقًا به عبر الظروف البيئية المختلفة.

2. نطاق ممتد من تقلبات الطاقة

تعديل مرن للطاقة: يستوعب المحلل الكهربائي نطاقًا واسعًا لضبط الطاقة يمتد من 5% إلى 110%. يتيح هذا النطاق الواسع للنظام العمل بسلاسة حتى وسط التقلبات الكبيرة في إمدادات الطاقة، مما يضمن إنتاج الهيدروجين دون انقطاع.

3. تقنية البدء السريع

بدء التشغيل السريع والبارد: بفضل إمكانيات بدء التشغيل السريع، يقلل المحلل الكهربائي من وقت توقف الإنتاج. تتطلب البداية الباردة أقل من 5 دقائق، مما يقلل بشكل كبير من فترة الركود في الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، يستغرق التشغيل الساخن 5 ثوانٍ فقط، مما يسمح للمعدات بالوصول بسرعة إلى حالة التشغيل المثالية، وبالتالي تعزيز الكفاءة التشغيلية.

 

اسم	معامل
الطاقة الإنتاجية للهيدروجين (نيوتن متر3/h)	200
ذروة إنتاج الهيدروجين (نيوتن متر3/h)	240
استهلاك طاقة التيار المستمر (كيلووات ساعة/نيوتن متر3)	أقل من أو يساوي 4.3
نقاء الهيدروجين (قبل التنقية)	أكبر من أو يساوي 99.9%
حاوية المحلل الكهربائي – العرض × العمق × الارتفاع (م)	0.8x0.6x1.5
ضغط التشغيل (ميغاباسكال)	3 . 0
درجة حرارة التشغيل (درجة)	70±5
درجة الحرارة المحيطة (درجة)	5~40
نطاق استهلاك الطاقة	5-1 2 0 %
وقت البدء البارد (دقيقة)	أقل من أو يساوي 5
وقت البدء الساخن (الثاني)	5
مدة الخدمة (السنة)	أكبر من أو يساوي 5
بالكهرباء	H2O
وحدة الفصل
قدرة معالجة الأكسجين المقدرة	100 نيوتن متر3/h
نقاء الأكسجين (ظروف التشغيل المقدرة)	>99.8%(0.2 MPa);>98.5% (3 ميجاباسكال)
درجة حرارة مخرج الأكسجين (درجة)	70±5
وحدة التنقية
نقاء الهيدروجين (بعد التنقية)	أكبر من أو يساوي 99.999%
نقطة الندى للهيدروجين	-70 درجة
درجة حرارة مخرج الهيدروجين	درجة الحرارة العادية

 

 

هيكل ومبادئ المحللات الكهربائية PEM

مقدمة

(1) يستخدم محلل الماء الكهربائي PEM غشاء تبادل البروتون لعزل الغاز على جانبي القطب، للتغلب على عيوب أغشية إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي القلوي من حيث نفاذية الغاز.

(2) تشمل المعدات الرئيسية المحلل الكهربائي PEM وBOP؛

(3) هذا النموذج يكلف أكثر في الظروف الحالية؛

 

مقدمة إلى PEMWE

يستخدم محلل الماء الكهربائي PEM غشاء تبادل البروتون الصلب (PEM) باعتباره المنحل بالكهرباء والماء النقي كمادة متفاعلة. نظرًا لانخفاض نفاذية الهيدروجين، فإن التحليل الكهربائي PEM قادر على إنتاج هيدروجين عالي النقاء يتطلب إزالة بخار الماء فقط، وتكون العملية بسيطة وآمنة. تم تصميم المحلل الكهربائي في هيكل بدون مسافات مع مقاومة أومية أقل، مما يحسن بشكل كبير من الكفاءة الإجمالية لعملية التحليل الكهربائي في حجم أكثر إحكاما. وهو يدعم نطاقًا أوسع من تنظيم الضغط، مع ضغط ناتج الهيدروجين يصل إلى درجة MPa، وهو قابل للتكيف مع مدخلات الطاقة المتجددة التي تتغير بسرعة.

 

1. مبادئ المحلل الكهربائي PEM

مثل مجموعة خلايا الوقود، يتكون هذا النوع من المحلل الكهربائي من أقطاب كهربائية غشائية وألواح وطبقات انتشار الغاز. يعمل أنود المحلل الكهربائي PEM في بيئة شديدة الحموضة (pH≈2) وتحت جهد تحليل كهربائي يبلغ 1.4~2.0 V، حيث تتآكل معظم المعادن غير النبيلة وقد تتحد مع أيونات السلفونات في PEM، مما يقلل من قدرة توصيل البروتون لـ PEM.

 

2. المحفزات

يركز البحث على المحفزات الكهربائية في المحللات الكهربية PEM بشكل أساسي على المعادن/الأكاسيد النبيلة مثل Ir وRu والسبائك الثنائية والثلاثية/الأكاسيد المختلطة القائمة عليها، والمحفزات القائمة على التيتانيوم كحاملات. حاليًا، يبلغ تحميل محفزات الإيريديوم عند الأنود حوالي 1 مجم/سم2، ويبلغ تحميل Pt للمحفزات المعتمدة على Pt/C عند الكاثود حوالي 0.4~0.6 ملجم/سم2. يمكن لمحفز Ir0.7Ru0.3Ox الذي أعده فريق البحث الإيطالي أن يجعل الخلية الإلكتروليتية تحقق 3.2 A·cm–2@1.85 V عندما يكون تحميل Ir 1.5 مجم/سم2. إن محفز Ir0.38/WxTi1-xO2 الذي أعده فريق أبحاث جينر يجعل الخلية الإلكتروليتية تحقق 2 A cm-2@1.75 V عندما يكون تحميل Ir 0 0.4 مجم/سم2، ومحتوى الأشعة تحت الحمراء هو 1/5 فقط من الأقطاب الكهربائية التقليدية. يجب تقليل التحميل الإجمالي لمحفزات مجموعة البلاتين عند أقطاب الغشاء إلى 0.125 مجم/سم2.

يمتلك Ru نشاطًا تحفيزيًا جوهريًا للموارد التعليمية المفتوحة متفوقًا على Ir، لكن Ru أقل استقرارًا. يمكن أن يؤدي خلط Ru مع Ir إلى تحسين نشاط واستقرار المحفزات. يمكن للمحفز Ir{{0}}.6Sn0.4 الذي أعده معهد داليان للفيزياء الكيميائية، الأكاديمية الصينية للعلوم، تحقيق 2 أمبير سم – 2@1.82 فولت في اختبار المحلل الكهربائي الكامل. يشكل IrSn بنية حل صلبة مستقرة، وتعمل عملية صناعة السبائك مع Sn على تحسين تشتت Ir، مما يساعد على تقليل تحميل Ir.

قام المختبر الوطني للطاقة المتجددة بالولايات المتحدة وجينر بتطوير مجموعة متنوعة من محفزات الإطار المعدني العضوي (MOF)، والتي تكلف فقط 1/20 من المحفزات التقليدية. عندما يكون المحفز Co-MOFG-O عند 0.01 A/cm2، ستكون القدرة الزائدة 1.644 فولت (مقابل RHE)، وهو ما يتفوق على محفزات الأشعة تحت الحمراء التقليدية في اختبار اضمحلال نصف الخلية، مع إجراء اختبارات الخلية الكاملة.

 

3. أقطاب PEM والغشاء الكهربائي

تشمل الأغشية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في المحللات الكهربية PEM Nafion (DuPont)، وغشاء Dow (شركة Dow Chemical Company)، وFlemion (شركة Asahi Glass Co., Ltd.) وAciplex-S (شركة Asahi Chemical Industry)، وNeosepta-F (Deshan). الكيميائية) وغيرها. تم إنتاج غشاء DSMTM الذي طوره جينر على نطاق واسع، وهو أفضل من حيث الخواص الميكانيكية والنحافة والأبعاد المستقرة أثناء تقلبات الطاقة وبدء التشغيل والإيقاف، وأداء أفضل في خلايا التحليل الكهربائي الفعلية من نافيون. منتجات PEM المحلية في المرحلة التجريبية.

 

يجب أن يكون أنود التحليل الكهربائي للمياه PEM مقاومًا للتآكل في البيئة الحمضية وإمكانات عالية، ويجب أن يكون له هيكل ثقب مناسب للسماح للغاز والماء بالمرور من خلاله. نظرًا لظروف التفاعل المقيدة للتحليل الكهربائي للماء PEM، لا يمكن استخدام مواد القطب الكهربائي الغشائي (مثل مواد الكربون) المستخدمة بشكل شائع في خلايا الوقود PEM في أنود التحليل الكهربائي للماء. قامت شركة 3M بتطوير قطب كهربائي ذو غشاء رقيق (NSTF) ذو بنية نانوية، والذي يستخدم محفزات Ir وPt في الأنود والكاثود، على التوالي. تحميل Ir وPt هو 0.25mg/cm2. يمكن لهذا القطب أن يعمل بثبات في بيئة حمضية وتحت ظروف عالية الإمكانات. تعمل بنية الصفيف التي تشبه القضيب على السطح على تحسين تشتت سطح المحفزات. يعتمد البروتون أسلوب الترسيب بالرش المباشر لتقليل تكتل المحفزات، مما يجعل Pt/C وIr بـ 0.1 مجم/سم2 وIr O2 بـ 0.1 مجم/سم2 مترسبين في غشاء نافيون 117. يشبه أداء خلية تحليل كهربائي واحدة أداء خلايا التحليل الكهربائي التقليدية ذات التحميل العالي للمحفزات (1.8 سم -2@2 فولت)، والتي يمكن أن تعمل بثبات لمدة 500 ساعة عند 2.3 فولت.

 

ورشة عمل ساني لتجميع الطاقة الهيدروجينية

تبلغ مساحة الورشة الواسعة 216 مترًا وعرضها 72 مترًا، مع ثلاث مناطق متميزة تغطي مساحة مشتركة تبلغ حوالي 15,{3}} مترًا مربعًا. المنطقة A مخصصة لخط معالجة الماكينات القادم لدينا، والمقرر افتتاحه في عام 2024. تضم المنطقة B خط تجميع محطة التزود بالوقود الهيدروجيني، والذي يتميز بقدرة سنوية تبلغ 20 مجموعة من محطات التزود بالوقود الهيدروجيني. وفي الوقت نفسه، تستضيف المنطقة C خط تجميع معدات إنتاج الهيدروجين، القادر على إنتاج محللات كهربائية للمياه القلوية بقدرة 2 جيجاوات سنويًا. بدأ بناء خط الإنتاج بأكمله في يناير 2023 وتم الانتهاء منه بسرعة، مما أظهر مرونة ساني وبراعتنا في تصنيع المعدات.

1. محطة عمل روبوت اللحام

تمثل محطة عمل روبوت اللحام، المقرر توفرها في سبتمبر 2023، إنجازًا بارزًا لفريق البحث والتطوير في شركة SANY Robotics. تدمج هذه المحطة المبتكرة نظام تفكيك الجمالون، ونظام التعامل الآلي، ونظام اللحام بالليزر، ونظام التعرف البصري، ونظام تقليب الألواح ثنائي القطب. كل 5 دقائق، تخضع لوحة ثنائية القطب للحام سلس مع شبكة القطب الكهربائي، يليها نقلها السريع إلى أسفل خط التجميع. هذه العملية المؤتمتة بالكامل، بدءًا من التغذية وحتى اللحام، لا تعمل على تعزيز الكفاءة فحسب، بل تعمل أيضًا على توحيد العمليات، مما يقلل من الضرر الذي يلحق بطبقات الألواح ثنائية القطب أثناء المناولة والتدوير، وبالتالي رفع جودة المنتج.

 

2. اللحام البقعي للأقراص المستديرة

إن استخدام اللحام النقطي لتثبيت الأقراص المستديرة يفوق طرق اللصق التقليدية في العديد من الجوانب الرئيسية. أولاً، فهو يزيل مشكلات الانفصال، كما لوحظ مع الطرق القائمة على المواد اللاصقة المعرضة لانصهار المحاليل القلوية وتقشيرها أثناء تشغيل المحلل الكهربي، مما قد يؤثر على الأداء. ثانيًا، يضمن التثبيت الآمن، مما يقلل من خطر سوء المحاذاة أو السقوط أثناء التجميع. وأخيرًا، فهو يعزز الكفاءة من خلال التخلص من الحاجة إلى وقت التجفيف المرتبط بطرق اللصق التقليدية، وبالتالي تبسيط عملية التجميع.

 

3. قاطع CNC للفاصل PPS

تم نشره في 20}22 أغسطس، يوفر القاطع الفاصل الآلي A6-2525 مساحة تشغيل فعالة تبلغ 2500 مم × 2500 مم. بفضل تحديد موضع الأشعة تحت الحمراء، وقضبان التوجيه الخطية عالية الدقة، والتروس، فإن هذا القاطع يحقق دقة القطع في حدود ± 0.5 مم. إنها مجهزة بمروحة بقدرة 12.5 KW لامتصاص الفراغ، فهي تضمن القطع المتسق عن طريق تسطيح الفاصل. جهاز التغذية الأوتوماتيكي يسهل عملية التغذية والقطع بدون طيار، حيث أن الفاصل المسطح ينقل بسلاسة إلى محطة القطع.

 

4. عملية اللحام بالليزر الكهربائي

تم تشغيلها منذ 2022 ديسمبر، تتميز آلة اللحام بالليزر ذات القطب الكهربائي الأوتوماتيكية بالتحكم PLC والتوافق مع الأقطاب الكهربائية التي تتراوح من 1000 إلى 2500 مم. باستخدام وحدة لحام ليزر مستمرة بقوة 1500 واط أو أعلى، فإنه يضمن اللحام الدقيق مع الحد الأدنى من تفاوت المحور Z. تحافظ الطاولة الدوارة، التي تتحرك بمقدار أقل من 0.5 مم على المحور Z، على اتساق الطول البؤري أثناء اللحام. يعمل التصميم الشبيه بالقوس لكتلة الضغط على تأمين الأجزاء بشكل كامل، بينما تتيح البرمجة التجريبية التخطي الآلي للأجزاء المجوفة أثناء اللحام. يضمن اللحام بالليزر بسلك الحشو دقة تبلغ ± 0.5 مم، مما يؤدي إلى طبقات لحام متساوية وحساسة وناعمة مع تشطيب سطحي أبيض ساطع.

الوسم : المحلل الكهربائي الهيدروجين بيم، الصين المحلل الكهربائي الهيدروجين بيم المصنعين والموردين والمصنع, التحليل الكهربائي على نطاق صناعي للهيدروجين النظيف, وصول جديد PEM electrolyzer, العالي التكنولوجيا الكهربائية, نظام التحليل الكهربائي للهيدروجين للهيدروجين, PEM ماء بالكهرباء, الهيدروجين PEM electrolyser