Með vaxandi alþjóðlegri leit að hreinni orku og sjálfbærri þróun er vetnisorka, sem skilvirkur og hreinn orkuflutningsaðili, smám saman að komast í sjónmál fólks. Sem lykilhlekkur í vetnisorkuiðnaðarkeðjunni varðar vetnishreinsunartækni ekki aðeins öryggi og áreiðanleika vetnisorku, heldur hefur hún einnig bein áhrif á notkunarsvið og efnahagslegan ávinning af vetnisorku.
1. Kröfur um vetni í vöru
Vetni, sem efnahráefni og orkuberi, hefur mismunandi kröfur um hreinleika og óhreinindainnihald í mismunandi notkunartilvikum. Við framleiðslu á tilbúnum ammoníaki, metanóli og öðrum efnavörum, til að koma í veg fyrir eitrun hvata og tryggja gæði vörunnar, verður að fjarlægja súlfíð og önnur eitruð efni úr fóðrunargasinu fyrirfram til að draga úr óhreinindainnihaldinu til að uppfylla kröfurnar. Í iðnaðargreinum eins og málmvinnslu, keramik, gleri og hálfleiðurum kemst vetnisgas í beina snertingu við vörur og kröfur um hreinleika og óhreinindainnihald eru strangari. Til dæmis er vetni notað í hálfleiðaraiðnaðinum í ferlum eins og kristalla- og undirlagsframleiðslu, oxun, glæðingu o.s.frv., sem hafa afar miklar takmarkanir á óhreinindum eins og súrefni, vatni, þungum kolvetnum, vetnissúlfíði o.s.frv. í vetni.
2. Virknisregla súrefnisskorts
Undir áhrifum hvata getur lítið magn af súrefni í vetni hvarfast við vetni til að mynda vatn, sem nær til súrefniseyðingar. Viðbrögðin eru útverm viðbrögð og viðbragðsjafnan er sem hér segir:
2H₂+O₂ (hvati) -2H₂O+Q
Þar sem samsetning, efnafræðilegir eiginleikar og gæði hvata sjálfs breytast ekki fyrir og eftir viðbrögðin er hægt að nota hvata samfellt án endurnýjunar.
Auðoxunartækið er með innri og ytri sívalningsbyggingu, þar sem hvati er hlaðinn á milli ytri og innri sívalninganna. Sprengiheldur rafhitunarbúnaður er settur upp inni í innri sívalningnum og tveir hitaskynjarar eru staðsettir efst og neðst á hvatapakkningunni til að greina og stjórna hvarfhitastiginu. Ytri sívalningurinn er vafinn einangrunarlagi til að koma í veg fyrir hitatap og bruna. Óhreinsaða vetnið fer inn í innri sívalninginn frá efri inntaki auðoxunartækisins, er hitað með rafhitunarþætti og rennur í gegnum hvatalagið frá botni upp. Súrefnið í óhreinsaða vetninu hvarfast við vetnið undir áhrifum hvatans til að framleiða vatn. Súrefnisinnihald vetnsins sem rennur út úr neðri úttakinu er hægt að lækka niður fyrir 1 ppm. Vatnið sem myndast við samsetninguna rennur út úr auðoxunartækinu í loftkenndu formi með vetnisgasinu, þéttist í næsta vetniskæli, síast í loft-vatnsskilju og er losað úr kerfinu.
3. Vinnuregla þurrkunar
Þurrkun vetnisgass notar aðsogsaðferð, þar sem sameindasigti eru notuð sem aðsogsefni. Eftir þurrkun getur döggpunktur vetnisgassins farið niður fyrir -70 ℃. Sameindasigti er tegund af álsílikat efnasambandi með teningslaga grind, sem myndar mörg holrými af sömu stærð að innan eftir þurrkun og hefur mjög stórt yfirborðsflatarmál. Sameindasigti eru kölluð sameindasigti vegna þess að þau geta aðskilið sameindir með mismunandi lögun, þvermál, pólun, suðumark og mettunarstig.
Vatn er mjög skautuð sameind og sameindasigti hafa sterka sækni í vatn. Aðsog sameindasigta er eðlisfræðileg aðsog og þegar aðsogið er mettað tekur það tíma að hitna og endurnýja áður en það getur aðsogast aftur. Þess vegna eru að minnsta kosti tveir þurrkarar í hreinsunarbúnaði, þar sem annar virkar á meðan hinn endurnýjar, til að tryggja stöðuga framleiðslu á vetnisgasi með döggpunktsstöðugleika.
Þurrkinn er með innri og ytri sívalningsbyggingu, þar sem adsorberið er hlaðið á milli ytri og innri sívalninganna. Sprengiheldur rafmagnshitunarbúnaður er settur upp inni í innri sívalningnum og tveir hitaskynjarar eru staðsettir efst og neðst á sameindasigtipakkningunni til að greina og stjórna viðbragðshita. Ytri sívalningurinn er vafinn einangrunarlagi til að koma í veg fyrir hitatap og forðast bruna. Loftstreymið í adsorpsjónarástandi (þar með talið aðal- og aukavinnuástandi) og endurnýjunarástandi er öfugt. Í adsorpsjónarástandi er efri endapípan gasúttak og neðri endapípan gasinntak. Í endurnýjunarástandi er efri endapípan gasinntak og neðri endapípan gasúttak. Þurrkunarkerfið má skipta í tvo turnþurrkara og þrjá turnþurrkara eftir fjölda þurrkara.
4. Tvö turn ferli
Tveir þurrkarar eru settir upp í tækinu, sem skiptast á að endurnýja sig innan eins hringrásar (48 klukkustundir) til að ná samfelldri notkun alls tækisins. Eftir þurrkun getur döggpunktur vetnis farið niður fyrir -60 ℃. Á meðan á vinnsluhringrás stendur (48 klukkustundir) gangast þurrkarar A og B undir vinnslu- og endurnýjunarástand, talið í sömu röð.
Í einni rofalotu upplifir þurrkarinn tvær stöður: vinnustöðu og endurnýjunarstöðu.
· Endurnýjunarástand: Rúmmál vinnslugassins er fullt gasrúmmál. Endurnýjunarástandið felur í sér upphitunarstig og blásturskælingarstig;
1) Upphitunarstig – hitarinn inni í þurrkaranum virkar og hættir sjálfkrafa að hita þegar efri hitastigið nær stilltu gildi eða upphitunartíminn nær stilltu gildi;
2) Kælingarstig – Eftir að þurrkarinn hættir að hitna heldur loftstreymið áfram að streyma í gegnum hann í upprunalegri slóð til að kæla hann niður þar til þurrkarinn skiptir yfir í vinnuham.
· Vinnslustaða: Vinnsluloftmagnið er á fullum afköstum og hitarinn inni í þurrkaranum virkar ekki.
5. Þriggja turna vinnuflæði
Þriggja turna ferlið er mikið notað eins og er. Þrír þurrkarar eru settir upp í tækinu, sem innihalda þurrkefni (sameindasigti) með mikla aðsogsgetu og góða hitaþol. Þrír þurrkarar skiptast á að nota, endurnýja og aðsoga til að ná samfelldri notkun alls tækisins. Eftir þurrkun getur döggpunktur vetnisgassins farið niður fyrir -70 ℃.
Í rofaferli fer þurrkarinn í gegnum þrjú ástand: vinnslu, aðsog og endurnýjun. Fyrir hvert ástand er fyrsti þurrkarinn staðsettur þar sem hráa vetnisgasið fer inn eftir súrefniseyðingu, kælingu og vatnssíun:
1) Vinnustaða: Vinnslugasmagnið er á fullum afköstum, hitarinn inni í þurrkaranum virkar ekki og miðillinn er óþurrkað hrátt vetnisgas;
Önnur þurrkarinn sem kemur inn er staðsettur á:
2) Endurnýjunarástand: 20% gasrúmmál: Endurnýjunarástandið felur í sér upphitunarstig og blásturs- og kælingarstig;
Hitunarstig – hitarinn inni í þurrkaranum virkar og hættir sjálfkrafa að hita þegar efri hitastigið nær stilltu gildi eða upphitunartíminn nær stilltu gildi;
Kælingarstig – Eftir að þurrkarinn hættir að hitna heldur loftstreymið áfram að streyma í gegnum hann í upprunalegri slóð til að kæla hann niður þar til þurrkarinn skiptir yfir í vinnuham; Þegar þurrkarinn er í endurnýjunarstigi er miðillinn þurrkuð vetnisgas;
Þriðji þurrkarinn sem kemur inn er staðsettur á:
3) Aðsogsástand: Rúmmál vinnslugass er 20%, hitarinn í þurrkaranum virkar ekki og miðillinn er vetnisgas til endurnýjunar.
Birtingartími: 19. des. 2024
