Croí -chomhpháirteanna Electrolyzer agus Forbhreathnú Próisis

Tugann an páipéar seo forbhreathnú ar na hábhair agus an dearadh a úsáidtear iLeictrilítí pemDearadh, chomh maith leis na próisis a úsáidtear chun comhpháirteanna éagsúla an leictrilítir a mhonarú. Liostaítear i dTábla 1 thíos na príomhábhair agus paraiméadair feidhmíochta de leictrilíteas 1MW.

Tábla 1: Eochair -sonraíochtaí dearaidh do leictrilíteoirí PEM

Bunaithe ar achar iomlán gníomhach den scannán catalaíoch brataithe (CCM) i gcillín amháin de thart ar 900 cm² (féach Figiúr 1 thíos). Is dearadh cearnógach é an leictrilíteas seo le toisí comhionanna sna treoracha x agus y.

Déanann an córas seo cur síos ar leictrilíteas le taobhanna comhionanna, ach is cur chuige féideartha eile iad geoiméadraí leictrealaithe dronuilleogacha agus ciorclacha. Baineann córais tráchtála eile úsáid as dearaí ciorclacha nó dronuilleogacha chun úsáid ábhair a bharrfheabhsú nó chun comhbhrú cille a éascú.

Tá an limistéar gníomhach CCM ar an leictrilyser teorantach leis an limistéar róin agus le ciumhais sheachtrach anpláta déphobailComhbhrú aonfhoirmeach cille a chinntiú. AnCCM, ciseal iompair scagach (PTL), agus ciseal idirleata gáis (GDL) a shíneadh ar fud an limistéir ghníomhaigh CCM ar fad, chomh maith le limistéar maolánach 10% chun próiseáil ábhair a úsáid ag baint úsáide as próisis gearrtha bás, mar shampla.

Figiúr 1: Toisí bunúsacha de chill leictreachóra

Amach anseoElectrolyser PemTá sé mar aidhm ag dearaí dlúis reatha níos airde a bhaint amach, an sruth iomlán a mhéadú tríd an gcill, agus aschur hidrigine a mhéadú le haghaidh geoiméadracht cille ar leith agus líon na gceall aonair sa chill.

Ag glacadh leis go bhfuil próiseas monaraíochta ag gach comhpháirt den leictrilyser a tháirgeann an chuid chríochnaithe ó amhábhair, léirítear samhail próisis monaraíochta ón mbun aníos i bhFíor 2 thíos.

Figiúr 2: Próiseas monaraíochta Electrolyser PEM a léiríonn próisis táirgthe éagsúla do chomhpháirteanna leictreachaóra

Frása Míniú:

CCM:membrane brataithe catalaíoch

Ní éigin:tionól leictreoidí membrane

GDL:ciseal idirleata gáis

PVD:sil -leagan gaile fisiciúil

Sraitheanna iompair 1.

Is é an t -anóid a úsáidtear go coitianta ná tíotáiniam sintéaraithe atá brataithe le ciseal tanaí de phlatanaim. Taispeántar próiseas táirgthe aníos an chomhpháirt seo i bhFíor 3 thíos, ag baint úsáide as próisis sciath tíotáiniam agus sil-leagan gaile (PVD) chun an chomhpháirt a mhonarú.

Déantar púdar tíotáiniam a thiontú ina chiseal iompair tíotáiniam críochnaithe trí shintéiriú. Ansin déantar an t-ábhar sintéirithe seo a ghearradh go dtí méideanna sonracha le haghaidh cóimeála isteach sa chairn leictrilileora. Ní cheannaítear an GDL catóide go simplí agus déantar é a ghearradh go dtí an méid cuí (is féidir páipéar carbóin agus éadach carbóin a úsáid de ghnáth).

Figiúr 3: Sreabh -chairt próisis próisis sintéiriú tíotáiniam

2.

Cuimsíonn an tionól leictreoidí membrane (MEA) an CCM agus na sraitheanna iompair catóide agus anóid. Is é an próiseas táirgthe traidisiúnta MEA do leictrilíteoirí PEM ná an meascán polaiméir catalaíoch a thaisceadh ar an scannán ag baint úsáide as teicneolaíocht spraeála chun an CCM a dhéanamh, a chuirtear le chéile ansin leis an gciseal iompair chun an MEA a dhéanamh.

Ó thaighde roimhe seo, is é CCM an chuid is mó de chostas na cille breosla, mar sin tá go leor taighde déanta ar dheiseanna chun costais a laghdú. Breithníonn an t -ábhar seo dhá bhealach chun CCM críochnaithe a mhonarú: spraeáil ultrasonaic agus sciath sliotán.

-Léiríonn spraeála an modh táirgthe turgnamhach agus traidisiúnta reatha chun catalaígh a sciath ar seicní malartaithe prótóin. Is próiseas níos moille é nach féidir a scálú go héasca ar rátaí táirgthe móra.

Is próiseas R2R (rolladh-go-rolla) é an sciath-chótáil a fhéadann torthaí níos airde agus barainneachtaí scála níos mó a bhaint amach.

Maidir leis an bpróiseas sciath spraeála a ndéantar cur síos air san Airteagal seo, glactar leis go n-úsáidtear cóta spraeála ultrasonaic i bpróiseas R2R (rolla go rolla) chun an meascán catalaíoch-ian a thaisceadh ar an scannán ag ráta níos airde ná na córais spraeála aon-shot a úsáidtear faoi láthair in iarratais T&F leictrileachta (Figiúr 4 thíos). Tá an córas sciath spraeála comhtháite le córas triomaithe R2R a dhéanann monatóireacht ar cháilíocht na seicní brataithe agus neamhbhrataithe le linn an phróisis.

Figiúr 4: Sreabhadh próisis monaraithe chun catalaígh a thaisceadh trí sciath spraeála

Chun tréchur níos airde a bhaint amach de sil -leagan catalaíoch ar seicní, d'fhéadfadh sé a bheith riachtanach modhanna próiseála R2R a fhorbairt agus teicneolaíochtaí sciath a úsáid ar féidir leo catalaíoch agus meascáin isiméirí a thaisceadh níos tapúla.

Déanann an anailís seo cur síos ar úsáid sciath sliotán mar mhalairt ar sciath spraeála ultrasonaic toisc gur féidir le sciath sliotán seicní a chóta ag rátaí níos airde ná sciath spraeála agus go bhfuil sé ag teacht chun cinn mar mhodh féideartha chun rátaí táirgthe CCM agus MEA a mhéadú do leictrilíteoirí membrane polaiméire.

Tá an trealamh coimhdeach don chóras brataithe sliotán cosúil le trealamh an phróisis spraeála, lena n -áirítear trealamh foirceanta R2R agus córais rialaithe cáilíochta (Figiúr 5 thíos).

Fíor 5: Sreabhadh próisis monaraithe le haghaidh sil -leagan catalaíoch trí sciath sliotán

Tar éis an CCM a tháirgeadh trí spraeáil nó sciath sliotán a spraeáil, cuirtear an CCM agus MEA le chéile i gcomhpháirteanna ag baint úsáide as ciseal iompair.

3. Plátaí bipolar

Déanann na plátaí bipolar an tomhas a dheighilt sa leictrilíteas agus éascaíonn siad gluaiseacht imoibreoirí agus táirgí isteach agus amach as an MET. I staidéir roimhe seo, is féidir na plátaí bipolar a dhéanamh as cruach dhosmálta 316L. Glactar leis san anailís seo go n -úsáidtear tíotáiniam coiled chun na plátaí bipolar a fhoirmiú, agus ansin tá ciseal tanaí de phlatanaim plátáilte ar na plátaí bipolar trí sil -leagan gaile fisiciúil (PVD).

Athraíonn tiús na bplátaí bipolar a úsáidtear i leictrilíteoirí PEM go mór, le raon coiteann 0.1 go 5 mm. Maidir leis an anailís seo, roghnaíodh tiús coitianta pláta bipolar de 1.5 mm, seachas an tiús brataithe platanam breise.

Fíor 6: Próiseas monaraíochta pláta bipolar

4. Tionól Cill Aonair agus Leictrolyzer

Nuair a dhéantar na comhpháirteanna aonair, ní mór na comhpháirteanna a chur le chéile agus a chomhtháthú sa leictrilíteas agus sa chairn (féach Figiúr 7 thíos). Ar an gcéad dul síos, cuirtear leictrilíteoirí aonair le chéile; Déantar na cealla aonair a chruachadh agus a chomhbhrú le chéile ansin chun stac leictrilítir a dhéanamh.

Chun cill cóimeáilte a dhéanamh, cuirtear gasket nó scannán fráma (gasket) clóite scáileáin i bhfeidhm ar an bpláta bipolar, agus cuirtear an tionól leictreoidí membrane (lena n-áirítear CCM, PTL, agus GDL) leis an bpláta bipolar. Déantar an tionól a leigheas agus a chur leis na leictrilíteoirí eile atá cóimeáilte sa chairn. Nuair a bhíonn an chairn le chéile go hiomlán, cuirtear na crua -earraí (plátaí deiridh, slata comhionannas vótaí, etc.) chun na cealla a chomhbhrú agus a chosaint.

Fíor 7: Próiseas Tionóil Leictrilítí

Breithníonn an tsamhail tionóil chairn roinnt sraitheanna uathoibrithe ag brath ar scála an méid táirgthe. I gcás méideanna táirgthe níos ísle, tá an próiseas tionóil go hiomlán lámhleabhar, le hoibrí aonair ag déanamh gach próiseas tionóil agus ag déanamh maoirseachta ar thionól an chairn ag gach céim. Éilíonn tionól láimhe níos mó oibrithe agus ritheann sé níos moille ná próisis uathoibrithe.