En el contexto de la transformación energética mundial actual, la energía del hidrógeno, como portador energético eficiente, limpio y sostenible, ha recibido una amplia atención. Las pilas de combustible de hidrógeno, que convierten directamente la energía química del hidrógeno y el oxígeno en energía eléctrica a través de reacciones electroquímicas, son generalmente consideradas como un componente clave de las futuras tecnologías energéticas. Esta tecnología no solo es respetuosa con el medio ambiente, sino que también tiene una alta eficiencia de conversión de energía, conocida como un avance revolucionario en el campo de la energía limpia.

Antecedentes del caso: necesidades de control de temperatura de las células electroliticas de producción de hidrógeno por agua electrolítica Pem

La tecnología de producción de hidrógeno por agua electrolítica Pem (membrana de intercambio de protones) se ha convertido en una de las rutas importantes para la producción de hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables con su respuesta rápida y producción de hidrógeno de alta pureza (hasta 99999%). Sin embargo, esta tecnología se enfrenta a un gran desafío en su aplicación: las células electroliticas liberan grandes cantidades de calor debido a reacciones electroquímicas durante su funcionamiento. Si la temperatura supera los 80 ° c, causará deshidratación de la membrana de intercambio de protones, disminución de la actividad del catalizador e incluso causará un fenómeno de "ranura enferma" en casos graves, lo que afectará el funcionamiento normal y la vida útil del equipo. Por el contrario, si la temperatura es demasiado baja, reducirá la eficiencia de la conducción de iones y provocará un aumento del consumo de energía. No solo eso, el Gabinete de rectificación, el dispositivo de separación de hidrógeno y el compresor de diafragma del enlace de compresión de hidrógeno también deben controlarse estrictamente para garantizar la seguridad del equipo y la pureza del hidrógeno. Para el sistema de Hidrogenación de pilas de combustible para la producción de hidrógeno, los siguientes tres problemas principales de control de temperatura son particularmente prominentes:

1. Demanda de disipación de calor de alta carga: con el desarrollo de la tecnología, la Potencia de un solo conjunto de células electroliticas ha superado el nivel de megavatios, lo que requiere que el sistema tenga la capacidad de eliminar rápidamente el calor de reacción.

2. Control colaborativo de temperatura de múltiples equipos: las células electroliticas, los gabinetes rectificadores, los compresores y otros equipos requieren control de temperatura, y la diferencia de temperatura entre ellos es grande, lo que aumenta la complejidad del sistema.

3. Requisitos de eficiencia energética: Al mismo tiempo que se logra el control de temperatura, también es necesario reducir el consumo de energía de los equipos auxiliares para cumplir con el objetivo de "bajo carbono durante todo el ciclo de vida".

Solución: "centralizado + inteligente" para crear un sistema de control de temperatura de ahorro de energía eficiente

Para hacer frente a los desafíos anteriores, proponemos un conjunto de soluciones de sistema de control de temperatura "centralizadas + inteligentes", con el objetivo de lograr un efecto de control de temperatura eficiente, eficiente energéticamente y estable.

1. Diseño estable de alta cantidad de frío

nGran potencia de refrigeración: la estrategia paralela de varios enfriadores de agua puede satisfacer las necesidades de disipación de calor a escala de producción de hidrógeno de 2000nm3 / H y hacer frente plenamente al desafío de disipación de calor de alta carga.

nAjuste de rango de temperatura amplio: mediante el uso de compresores de conversión de frecuencia y el diseño del programa de control, la temperatura de salida del agua se estabiliza en 5 - 20 ° c, la fluctuación de la diferencia de temperatura se controla estrictamente en ≤ 0,5 ° c, y la altura se adapta a la curva de control de temperatura de diferentes equipos para garantizar la precisión y estabilidad del control de temperatura.

2. Tuberías integradas y control inteligente

nSistema de tuberías unificado: diseñar una red de tuberías de agua de suministro y retorno circular para lograr el enfriamiento por zonas de la zona de reacción de la célula electrolítica, el Gabinete de rectificación y el compresor de diafragma, reducir efectivamente la pérdida de tuberías y mejorar la eficiencia general del sistema.

nPlataforma de monitoreo de Internet de las cosas: está equipado con un sistema de control PLC y un módulo de monitoreo remoto para obtener datos de temperatura, presión y flujo del equipo en tiempo real, y utiliza algoritmos de Ia para ajustar dinámicamente la capacidad de refrigeración para lograr un control inteligente de la temperatura, que reduce el consumo de energía en más del 15% en comparación con los sistemas tradicionales.

3. Ahorro de energía y mejora de la fiabilidad

nTecnología de intercambio de calor eficiente: el uso de tecnología avanzada de intercambio de calor ha mejorado la eficiencia del intercambio de calor en un 20%, y la COP (relación de eficiencia energética) ha alcanzado 3,2 (en condiciones de temperatura ambiente de 35 ° C y temperatura de salida de agua de 7 ° c), lo que ha mejorado considerablemente la eficiencia energética.

nDiseño sin mantenimientoDiseño estructural refrigerado por aire, sin torre de enfriamiento, adecuado para escenarios de instalación al aire libre en estaciones de hidrogenación, con una reducción del 40% en los costos de operación y mantenimiento y un tiempo medio de funcionamiento (mtbf) de más de 8000 horas, lo que mejora en gran medida la fiabilidad y durabilidad del sistema.

Efectividad de la aplicación: de "operación segura" a "reducción de costos y eficiencia"

Después de la puesta en funcionamiento del proyecto, los cambios notables provocados por los enfriadores de agua especiales para la energía del hidrógeno se reflejan en los siguientes aspectos:

lSeguridad del equipo: la temperatura de la electrolizadora se controla de manera estable en 65 ° c, la vida útil de la membrana de intercambio de protones se aumenta a más de 20000 horas, y la tasa de falla del Gabinete de rectificación se reduce en un 90%, lo que mejora en gran medida la seguridad y estabilidad del equipo.

lMejora de la eficiencia de la producción de hidrógeno: el consumo de energía de las células electroliticas ha disminuido a 4,2 kWh / nm3, por debajo de la media de la industria de 4,5 - 5,0 kWh / nm3, y la eficiencia de la producción de hidrógeno ha mejorado significativamente, creando beneficios económicos significativos para los clientes.

Conclusión

A través de esta solución integral de control de temperatura, no solo hemos resuelto con éxito los problemas de control de temperatura en el campo de las pilas de combustible de hidrógeno, sino que también hemos proporcionado un fuerte apoyo para el desarrollo saludable de la industria de la energía de hidrógeno. Para obtener más detalles técnicos y casos de la industria, preste atención a la cuenta pública de oxu zhaochen para obtener más contenido Maravilloso.