No contexto da atual transição energética global, o hidrogênio recebe ampla atenção como um veículo de energia eficiente, limpo e sustentável. As células de combustível de hidrogênio, que convertem a energia química de hidrogênio e oxigênio diretamente em energia elétrica através de reações eletroquímicas, são universalmente consideradas um componente chave das tecnologias energéticas do futuro. Essa tecnologia não é apenas ecológica, mas também é altamente eficiente na conversão de energia e é reconhecida como um avanço revolucionário no campo da energia limpa.

Antecedentes do caso:Necessidades de controle de temperatura do tanque de hidrogênio eletrólito PEM

A tecnologia de hidrogênio eletrólito PEM (membrana de troca de prótons) é uma das rotas para a produção de hidrogênio de energia renovável, com sua resposta rápida e produção de hidrogênio de alta pureza (até 99,999%). No entanto, esta tecnologia enfrenta um grande desafio durante a aplicação: os tanques eletrólitos liberam grandes quantidades de calor devido a reações eletroquímicas durante a operação. Se a temperatura for superior a 80 ° C, levará à desidratação da membrana de troca de prótons, diminuição da atividade do catalisador e, em casos graves, até desencadeará o fenômeno de "caixa de doença", afetando o funcionamento normal do dispositivo e a vida útil. Em vez disso, se a temperatura for muito baixa, a eficiência da condução iónica será reduzida, levando a um aumento do consumo de energia. Além disso, os compressores de membrana dos gabinetes de corrente, dos separadores de hidrogênio e dos links de compressão de hidrogênio também precisam de um controle rigoroso da temperatura para garantir a segurança do equipamento e a pureza do hidrogênio. Para sistemas de hidrogenação de células de combustível, os seguintes três desafios de controle de temperatura são particularmente destacados:

1. Necessidades de refrigeração de alta cargaÀ medida que a tecnologia avança, a potência de um único conjunto de eletrólitos ultrapassou o nível de megawatts, o que exige que o sistema tenha a capacidade de remover rapidamente o calor da reação.

2. Controle de temperatura colaborativo de vários dispositivosEquipamentos como tanques de eletrólise, armários de corrente, compressores e outros requerem controle de temperatura, e a grande diferença de temperatura entre eles aumenta a complexidade do sistema.

3. Requisitos de eficiência energéticaAo realizar o controle de temperatura, também é necessário reduzir o consumo de energia dos equipamentos auxiliares paraMeta de “baixa emissão de carbono durante todo o ciclo de vida”.

Solução:"Centralizado + Inteligente" para criar um sistema de controle de temperatura eficiente de economia de energia

Para enfrentar esse desafio, apresentamos um conjuntoA solução de sistema de controle de temperatura "centralizado + inteligente" é projetada para obter um efeito de controle de temperatura eficiente, econômico e estável.

1. Design de alta estabilidade a frio

nGrande potência de refrigeração: Adotar uma estratégia de conexão paralela de vários refrigeradores de água para satisfazerAs necessidades de refrigeração em escala de hidrogênio de 2000Nm3 / h respondem adequadamente aos desafios de refrigeração de alta carga.

nAjuste de campo de temperatura amplo: Temperatura de saída estável em5-20 ° C, a variação da diferença de temperatura é estritamente controlada em ≤ ± 0,5 ° C, adaptando-se à curva de controle de temperatura de diferentes equipamentos para garantir a precisão e a estabilidade do controle de temperatura.

2. Tubulação integrada e controle inteligente

nSistema de Tubulação Unificado: Projeto de rede de abastecimento de água de retorno de anel, para alcançar a zona de reação do tanque eletrólito, o armário de corrente rectificante, o resfriamento de partição do compressor de membrana, reduzindo efetivamente a perda de tubulação e melhorando a eficiência geral do sistema.

nPlataforma de monitoramento IoTEquipamento:O sistema de controle PLC e o módulo de monitoramento remoto obtêm dados de temperatura, pressão e fluxo do dispositivo em tempo real e usam algoritmos de IA para ajustar dinamicamente a quantidade de refrigeração para alcançar o controle inteligente da temperatura, reduzindo o consumo de energia em mais de 15% em comparação com o sistema tradicional.

3. Aumento da eficiência energética e da confiabilidade

nTecnologia de troca de calor eficienteAdotar tecnologia avançada de troca de calor para melhorar a eficiência da troca de calor20%, a COP (coeficiente de eficiência energética) atingiu 3,2 (em condições de temperatura ambiente de 35 ° C e temperatura de saída de 7 ° C), melhorando significativamente a eficiência do uso de energia.

nDesign sem manutenção: design estrutural refrigerado a ar, sem torre de resfriamento, adequado para instalação ao ar livre em estações de reabastecimento, custos operacionais reduzidosO tempo médio de funcionamento (MTBF) de 40% é superior a 8.000 horas, o que melhora significativamente a confiabilidade e a durabilidade do sistema.

Efetividade da aplicação: a partir de"Operação segura" para "redução de custos"

Após o lançamento do projeto, as mudanças significativas trazidas pelo refrigerador de água dedicado ao hidrogênio se manifestaram nos seguintes aspectos:

lSegurança do equipamentoA temperatura do eletrólito é controlada de forma estável65 ° C, a vida útil da membrana de troca de prótons aumentou para mais de 20.000 horas e a taxa de falha do gabinete de rectificação foi reduzida em até 90%, melhorando significativamente a segurança e a estabilidade do equipamento.

lAumento da eficiência da produção de hidrogênioO consumo de energia do eletrólito caiu para4.2kWh/Nm3， Abaixo da média da indústria de 4,5-5,0 kWh/Nm3, a eficiência da produção de hidrogênio aumentou significativamente, criando benefícios econômicos significativos para os clientes.

Conclusão

Com esta solução abrangente de controle de temperatura, não só resolvemos com sucesso os desafios de controle de temperatura no campo das células de combustível de hidrogênio, mas também apoiamos o desenvolvimento saudável da indústria de hidrogênio. Para saber mais detalhes técnicos e casos da indústria, veja o número público de Aoshu para obter mais conteúdo incrível.