Im Kontext der heutigen globalen Energiewende wird Wasserstoff als effizienter, sauberer und nachhaltiger Energieträger weit verbreitet. Wasserstoffbrennstoffzellen, die chemische Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff durch elektrochemische Reaktionen direkt in Elektrizität umwandeln, werden allgemein als Schlüsselkomponente der zukünftigen Energietechnologie angesehen. Diese Technologie ist nicht nur umweltfreundlich, sondern hat auch eine hohe Energieumwandlungseffizienz, die als revolutionärer Durchbruch im Bereich sauberer Energie bekannt ist.

Fallhintergrund: PEM-Elektrolyse Wasserstoff-Elektrolyse-Tank-Temperaturregelung

Die PEM-Elektrolyse-Wasserstoff-Technologie (Proton-Switching-Membrane) ist mit ihrer schnellen Reaktion und einer hohen Reinheit von Wasserstoffgas (bis zu 99,999%) zu einer der wichtigsten Routen für die Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien. Diese Technologie steht jedoch vor einer großen Herausforderung im Anwendungsprozess: Die Elektrolyten geben während des Betriebs durch elektrochemische Reaktionen erhebliche Wärmemengen frei. Wenn die Temperatur über 80 ° C steigt, führt dies zu Protonenaustauschmembran-Dehydration, einer Abnahme der Katalysatoraktivität und verursacht sogar das Phänomen der "Krankheit", das den normalen Betrieb und die Lebensdauer der Geräte beeinflusst. Wenn die Temperatur jedoch zu niedrig ist, verringert sich die Ionenleitfähigkeit und führt zu einem starken Energieverbrauch. Darüber hinaus müssen die Membrankompressoren für Strahlschränke, Wasserstofftrennungseinrichtungen und Wasserstoffkompressionslinien streng reguliert werden, um die Sicherheit der Anlage und die Reinheit des Wasserstoffgases zu gewährleisten. Bei Brennstoffzellen-Wasserstoffauffüllungssystemen stehen vor allem die folgenden drei Herausforderungen bei der Temperaturregelung dar:

1. HochlastkühlbedarfMit der Entwicklung der Technologie hat die Leistung eines einzelnen Elektrolyten das Megawatt-Niveau überschritten, was erfordert, dass das System die Fähigkeit hat, die Reaktionswärme schnell zu entfernen.

2. Kooperative Temperaturregelung mit mehreren GerätenElektrolysegeräte, Strahlschränke, Kompressoren und andere Geräte erfordern eine Temperaturregelung, und der Temperaturunterschied zwischen ihnen erhöht die Komplexität des Systems.

3. Anforderungen an EnergieeffizienzZur Verwirklichung der Temperaturregelung muss auch der Energieverbrauch von Hilfsgeräten reduziert werden, um das Ziel der „Kohlenstoffarme gesamten Lebenszyklus“ zu erfüllen.

Lösung: "Zentralisiert + Intelligent" schafft energieeffiziente Temperaturregelsysteme

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, haben wir eine "zentrale + intelligente" Lösung für die Temperaturregelung vorgeschlagen, die auf eine effiziente, energiesparende und stabile Temperaturregelung ausgerichtet ist.

1. Hohe Kältestabilität

nGroße KühlleistungMit einer parallelen Strategie für mehrere Wasserkühler können die Wärmeabkühlungsanforderungen von Wasserstoffproduktionen von 2000 Nm³/h erfüllt werden und die Herausforderungen der hohen Wärmebelastung vollständig bewältigt werden.

nBreite TemperaturbereicheinstellungDurch die Verwendung von Umrichterkompressoren und Steuerprogrammen ist die Ausgangstemperatur bei 5-20 ° C stabil, die Temperaturschwankungen sind streng bei ≤ ± 0,5 ° C kontrolliert, die sich an die Temperaturkurve verschiedener Geräte anpassen, um die Genauigkeit und Stabilität der Temperaturregelung zu gewährleisten.

2. Integrierte Leitungen und intelligente Steuerung

nEinheitliches Rohrleitungssystem: Entwerfen Sie ein ringförmiges Rückleitungsnetz, um die Partitionskühlung der Reaktionszone der Elektrolytkühle, des Strahlschranks und des Membrankompressors zu erreichen, um den Verlust von Rohrleitungen effektiv zu reduzieren und die Gesamteffizienz des Systems zu verbessern.

nIoT-ÜberwachungsplattformAusgestattet mit einem PLC-Steuersystem und einem Remote-Monitoring-Modul, erfassen Sie die Gerätetemperatur, den Druck und die Durchflussdaten in Echtzeit und verwenden Sie einen AI-Algorithmus, um die Kühlmenge dynamisch anzupassen, um eine intelligente Temperaturkontrolle zu erreichen, die den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um mehr als 15% senkt.

3. Energieeinsparung und Zuverlässigkeit

nEffiziente WärmewechseltechnologieMit fortschrittlicher Wärmeaustausch-Technologie wird die Wärmeaustausch-Effizienz um 20% verbessert, COP (Energieeffizienzverhältnis) erreicht 3,2 (unter Umgebungstemperatur 35 ° C, Ausgangstemperatur 7 ° C), um die Energieeffizienz erheblich zu verbessern.

nWartungsfreies DesignLuftgekühlte Konstruktion ohne Kühlturm, geeignet für die Außeninstallation von Wasserstofftankstationen, 40% geringere Betriebskosten und eine durchschnittliche Betriebszeit (MTBF) von über 8.000 Stunden, was die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Systems erheblich verbessert.

Anwendungseffizienz: vom „sicheren Betrieb“ bis zur „Kostenreduzierung“

Nach der Inbetriebnahme des Projekts zeigten sich die wesentlichen Veränderungen in den speziellen Wasserstoffkühlern in folgenden Aspekten:

lGerätesicherheitDie Temperatur des Elektrolytschranks wird stabil auf 65 ° C gesteuert, die Lebensdauer der Protonenaustauschfilm wird auf mehr als 20.000 Stunden erhöht, die Ausfallrate des Strahlschranks wird um bis zu 90% reduziert, was die Sicherheit und Stabilität der Geräte erheblich verbessert.

lSteigerte WasserstoffeffizienzDer Stromverbrauch des Elektrolysers sank auf 4,2 kWh/Nm³, was unter dem Industriedurchschnitt von 4,5-5,0 kWh/Nm³ lag, wodurch die Wasserstoffeffizienz erheblich verbessert wurde und erhebliche wirtschaftliche Vorteile für die Kunden erzielt wurden.

Schlussfolgerung

Mit dieser umfassenden Lösung zur Temperaturregelung lösen wir nicht nur erfolgreich die Herausforderungen der Temperaturregelung im Bereich der Wasserstoffbrennstoffzellen, sondern unterstützen auch die gesunde Entwicklung der Wasserstoffindustrie. Für weitere technische Details und Branchenbeispiele, besuchen Sie die Öffentlichkeitsnummer von Aoshu Zhaocheng und erhalten Sie weitere spannende Inhalte.