На фоне сегодняшней глобальной энергетической трансформации водородная энергия привлекает большое внимание как эффективный, чистый и устойчивый источник энергии. Водородные топливные элементы, которые преобразуют химическую энергию водорода и кислорода непосредственно в электрическую энергию посредством электрохимических реакций, широко рассматриваются как ключевые компоненты будущих энергетических технологий. Эта технология не только экологически безопасна, но и обладает высокой эффективностью преобразования энергии, что считается революционным прорывом в области чистой энергии.

Предыстория дела: требования к терморегулированию в баках гидролиза PEM

Технология производства водорода в электролизной воде PEM (протонная мембрана), благодаря своей быстрой реакции и высокочистому производству водорода (до 99999%), стала одним из важных маршрутов производства водорода из возобновляемых источников энергии. Тем не менее, эта технология сталкивается с серьезной проблемой в применении: во время работы электролизер выделяет большое количество тепла в результате электрохимических реакций. Если температура превышает 80°C, это приведет к обезвоживанию протонной мембраны обмена, снижению активности катализатора, а в тяжелых случаях даже вызовет явление « раковины», что повлияет на нормальную работу и срок службы оборудования. Вместо этого, если температура слишком низкая, это снижает эффективность ионной проводимости, что приводит к всплеску потребления энергии. Кроме того, диафрагменные компрессоры в выпрямительных шкафах, устройствах разделения водорода и звеньях сжатия водорода также требуют строгого контроля температуры для обеспечения безопасности оборудования и чистоты водорода. Для системы гидрогенизации топливных элементов особенно выделяются следующие три основные проблемы контроля температуры:

1. Потребности в охлаждении при высокой нагрузке:: По мере развития технологии мощность одного комплекта электролизеров превысила мегаваттный уровень, что требует, чтобы система обладала способностью быстро удалять тепло реакции.

2. Многоаппаратный совместный контроль температуры:: Электролизеры, выпрямительные шкафы, компрессоры и другое оборудование требуют температурного контроля, и разница в температуре между ними больше, что увеличивает сложность системы.

3. Требования к энергоэффективности:: Наряду с достижением контроля температуры необходимо также снизить энергопотребление вспомогательного оборудования, чтобы соответствовать цели « Низкий углерод на протяжении всего жизненного цикла».

Решение: « Централизованный + интеллектуальный» для создания эффективной энергосберегающей системы управления температурой

Для решения вышеуказанных проблем мы предлагаем набор « централизованных + интеллектуальных» системных решений для управления температурой, направленных на достижение эффективного, энергосберегающего и стабильного эффекта управления температурой.

1. Конструкция с высокой степенью охлаждения

нсверхбольшая холодильная мощность:: Применение стратегии параллельного подключения нескольких агрегатов холодной воды для удовлетворения потребностей в охлаждении в размере 2000 Нм³ / ч для производства водорода и адекватного решения проблемы высоконагруженного охлаждения.

нрегулирование с широким диапазоном температур:: Благодаря использованию компрессора преобразования частоты и программе управления, температура выхода воды стабилизировалась на уровне 5 - 20°C, колебания температур строго контролировались на уровне ± 0,5 °C, высота соответствовала кривым управления температурой различных устройств, чтобы обеспечить точность и стабильность температурного контроля.

2. Интегрированные трубопроводы и интеллектуальное управление

нЕдиная система трубопроводов:: Конструкция кольцевой сети обратного водоснабжения для достижения охлаждения зоны реакции электролизера, выпрямительного шкафа, диафрагменного компрессора, эффективного снижения потерь трубопровода, повышения общей эффективности системы.

нПлатформа мониторинга Интернета вещей:: Оснащен системой управления PLC и модулем дистанционного мониторинга для получения данных о температуре, давлении и расходе оборудования в режиме реального времени и динамически регулирует холодильное оборудование с использованием алгоритма AI для достижения интеллектуального контроля температуры, по сравнению с традиционной системой потребления энергии более чем на 15%.

3. Энергосбережение и повышение надежности

нВысокоэффективные технологии теплообмена:: Применение передовых технологий теплообмена, так что эффективность теплообмена на 20% выше, COP (отношение энергоэффективности) до 3,2 (при температуре окружающей среды 35°C, температура выхода воды 7°C), значительно повышает эффективность использования энергии.

нПроектирование без технического обслуживания:: Конструкция конструкции с воздушным охлаждением, без охлаждающей башни, подходит для сцены наружной установки водородной станции, снижение затрат на транспортировку и обслуживание на 40%, среднее время работы (MTBF) более 8000 часов, что значительно повышает надежность и долговечность системы.

Эффективность применения: от « безопасной работы» до « повышения эффективности при уменьшении»

После ввода проекта в эксплуатацию значительные изменения, вызванные водородными специальными холодильными установками, отражены в следующих аспектах:

лБезопасность оборудования:: Температура электролизера стабильно контролируется на уровне 65°C, срок службы протонной мембраны увеличивается до более чем 20 000 часов, скорость отказа выпрямительного шкафа снижается до 90%, что значительно повышает безопасность и стабильность оборудования.

лПовышение эффективности производства водорода:: Потребление энергии в электролизере упало до 4,2 кВт / Нм³, что ниже среднего значения по отрасли 4,5 - 5,0 кВт / Нм³, что значительно повысило эффективность производства водорода, создав значительные экономические выгоды для клиентов.

Заключение

Благодаря этому комплексному решению для управления температурой мы не только успешно решили проблему контроля температуры в области водородных топливных элементов, но и оказали мощную поддержку здоровому развитию водородной энергетики. Если вы хотите узнать больше технических деталей и отраслевых случаев, пожалуйста, обратите внимание на Oxu Zhaochen Public, чтобы получить более захватывающий контент.