Neu eingetroffener PEM-Elektrolyseur

 

1. Geringer Platzbedarf und effizienter Betrieb

Unser System zeichnet sich durch ein kompaktes Design mit Fokus auf maximale Effizienz aus. Dies wird erreicht durch:
- Hohe Betriebsstromdichte von 1,5 bis 3 A/cm² sorgt für optimale Leistung auf kleinem Raum.
- Der Kernbereich des Tanks weist eine Dicke von weniger als 1 m auf, was einen optimierten Aufbau ermöglicht.
- Die Integration eines auf einem Rahmen montierten Hilfssteuerungssystems verbessert die betriebliche Effizienz und erleichtert die Verwaltung.

2. Optimierte Effizienzstandards

Wir legen Wert auf Effizienz in jedem Aspekt unseres Systems und zielen darauf ab:
- Halten Sie den Gleichstromverbrauch unter 4,3 kWh/Nm³, um einen sparsamen Betrieb zu gewährleisten.
- Erreichen Sie einen thermischen Wirkungsgrad von über 75 %, was unser Engagement für Energieeinsparung widerspiegelt.
- Nutzen Sie erstklassige PEM-Membranelektroden, die international für ihre überlegene Leistung anerkannt sind.

3. Vielseitige Erweiterungsmöglichkeiten

Unser System ist auf nahtlose Skalierbarkeit ausgelegt und bietet:
- Kompatibilität mit verschiedenen Montageprogrammen zur Anpassung an unterschiedliche Anforderungen.
- Anpassungsoptionen, um den spezifischen Parametern verschiedener Tankkonfigurationen gerecht zu werden.
- Integration auf einer auf Kufen montierten Plattform, was eine einfache Erweiterung und Anpassung ermöglicht.

4. Schnelle Reaktion und Anpassungsfähigkeit

Wir legen Wert auf Reaktionsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Bedingungen, darunter:
- Erzielung einer Heißstartdauer von nur 5 Sekunden und einer Kaltstartdauer von unter 300 Sekunden, wodurch minimale Ausfallzeiten gewährleistet werden.
- Anpassung an Lastschwankungen im Bereich von 5 % bis 120 %, Aufrechterhaltung einer stabilen Leistung bei schwankenden Anforderungen.
- Verifizierte Leistung durch strenge Tests, die zuverlässige zyklische Start-/Stopp-Vorgänge und Langlebigkeit garantieren.

5. Erweiterte Sicherheitsmaßnahmen

Sicherheit steht bei unserem Design an erster Stelle und umfasst:
- Ein selbst entwickeltes Dual-Wire-Dichtungsdesignprogramm, das die Eindämmung verbessert und Lecks verhindert.
- Überwachung mehrerer Gassensoren mit Alarmverriegelungssystemen, die eine Echtzeiterkennung und Reaktion auf potenzielle Gefahren ermöglichen.
- Umfassende Kontrolle über Druck, Temperaturparameter und die Logik des Wasserstoffproduktionskreislaufs, um jederzeit einen äußerst sicheren Betrieb zu gewährleisten.

 

 

Name	Parameter
Wasserstoffproduktionskapazität (Nm3/h)	200
Spitzenkapazität der Wasserstoffproduktion (Nm3/h)	240
Gleichstromverbrauch (kWh/Nm3)	Kleiner oder gleich 4,3
Wasserstoffreinheit (vor der Reinigung)	Größer oder gleich 99,9 %
Elektrolyseurgehäuse – B x T x H(m)	0.8x0.6x1.5
Betriebsdruck (MPa)	3 . 0
Betriebstemperatur (Grad)	70±5
Umgebungstemperatur (Grad)	5~40
Stromverbrauchsbereich	5-1 2 0 %
Kaltstartzeit (Minuten)	Kleiner oder gleich 5
Heißstartzeit (Sekunde)	5
Lebensdauer (Jahr)	Größer oder gleich 5
Elektrolyt	H2O
Trenneinheit
Bewertete Sauerstoffverarbeitungskapazität	100 Nm3/h
Sauerstoffreinheit (Nennbetriebsbedingungen)	>99.8%(0.2 MPa);>98,5 % (3 MPa)
Sauerstoffaustrittstemperatur (Grad)	70±5
Reinigungseinheit
Wasserstoffreinheit (nach der Reinigung)	Größer oder gleich 99,999 %
Taupunkt von Wasserstoff	-70 Grad
Wasserstoff-Austrittstemperatur	Normale Temperatur

 

Vorteile von PEM gegenüber der herkömmlichen alkalischen Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion:

① Hochrein und schadstofffrei

Da der Festelektrolyt für die Protonenaustauschmembran bei der PEM-Wasserstoffproduktion verwendet wird, muss das erzeugte Gas nicht entkalkt werden. Darüber hinaus ist die mikroporöse Ionenmembran auf molekularer Ebene so dünn, dass sie selten eine Umkehrosmose von Wasserstoff verursacht. Für das PEM-Modell ist nur reines Wasser erforderlich, das keine Zusatzstoffe oder korrosiven Flüssigkeiten enthält, keine Schadstoffe in die Umwelt abgibt und hochreinen Wasserstoff produziert, während bei der herkömmlichen alkalischen Elektrolyse die Zugabe von 15 % NaOH oder 30 % KOH zur Herstellung des Elektrolyten erforderlich ist stark ätzend, was leicht dazu führen kann, dass Spülflüssigkeit die Ladeleitung verunreinigt.

 

② Hohe Umwandlungseffizienz

Die Katalysatorschicht an der Elektrode des PEM-Modells besteht aus Mikroporen auf molekularer Ebene, bei denen es sich um eine katalytische Elektrode mit einem Nullpolabstand handelt, nahe beidseits der Protonenmembran und zwischen den inneren Poren. Sie ist hinsichtlich der großen Reaktionsfläche und der hohen Umwandlungseffizienz überlegen, während die herkömmliche alkalische Elektrode eine kleine Abstandsbegrenzung zwischen den Elektroden lässt, wodurch der Widerstand zwischen den Elektroden recht groß ist, was einen größeren Strom, mehr Wärme und eine geringere Umwandlung bedeutet Effizienz.

 

③ Kompaktes Gewicht und Volumen

Das Ionenkollektormodul aus zwei Elektrolysezellen im PEM-Elektrolyseur ist kompakt und elastisch, wodurch der Elektrolyseur leicht und klein ist. Er wiegt nur 1/3 eines gewöhnlichen Elektrolyseurs mit der gleichen Wasserstoffproduktionskapazität. Zu seinen Vorteilen gehören der Nullpolabstand und der geringe Innenwiderstand, während das Ionenkollektormodul der internen Elektrolysezelle im herkömmlichen alkalischen Elektrolyseur nicht elastisch ist, was zu einem hohen Wärmeverlust an elektrischer Energie und einer geringen Umwandlungseffizienz führt.

 

④ Anpassbar an die schwankende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien

Das PEM-Wasserelektrolysesystem zur Wasserstoffproduktion verfügt über eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und ist an den dynamischen Betrieb anpassbar, was auf die ungleichmäßige, intermittierende und schwankende Stromübertragung aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Solarenergie anwendbar ist.

Aus technischer Sicht weist die PEM-Elektrolysezelle eine kompakte Struktur und Größe auf, die sich besser an schnelle Lastwechsel anpassen lässt. Der PEM-Elektrolyseur erzeugt hochreinen Wasserstoff sicherer, effizienter und zuverlässiger zu geringeren Energieverbrauchskosten und ist besser an erneuerbare Energiequellen anpassbar. Damit ist er in dieser Hinsicht die vielversprechendste Wasserelektrolysetechnologie für die Wasserstoffproduktion.

 

Allerdings macht die stark saure und oxidierende Betriebsumgebung, die der PEM-Elektrolyseur erfordert, ihn stärker von Edelmetallmaterialien wie Ir, Pt und Ti abhängig, was vorerst zu hohen Kosten für die PEM-Elektrolyseausrüstung führt, was den Engpass darstellt, der den Betrieb einschränkt Entwicklung der PEM-Wasserstoffproduktionstechnologie und Schwerpunkt der damit verbundenen Forschung und Entwicklung.

 

SANY Wasserstoff-Energie-Montageanlage

Mit einer Länge von 216 Metern und einer Breite von 72 Metern besteht unsere Werkstatt aus drei unterschiedlichen Zonen mit einer Gesamtfläche von etwa 15 {3}} Quadratmetern. Zone A ist für unsere Maschinenverarbeitungslinie vorgesehen, deren Inbetriebnahme im Jahr 2024 geplant ist. Zone B beherbergt eine Montagelinie für Wasserstofftankstellen mit einer Jahreskapazität von 20 Sets. In Zone C befindet sich eine Montagelinie für Wasserstoffproduktionsanlagen, die jährlich alkalische Wasserelektrolyseure mit einer Kapazität von 2 GW produzieren kann. Der Bau der gesamten Produktionslinie begann im Januar 2023 und wurde erfolgreich abgeschlossen. Die Inbetriebnahme erfolgte im März 2023, was die Schnelligkeit von SANY und unsere Kompetenz in der Geräteherstellung unterstreicht.

 

• Wasserstofftrennung und PUrifizierungSSystemAMontageBereich

Das Wasserstofftrenn- und -reinigungssystem von SANY basiert auf unserer selbst entwickelten intelligenten Pipeline-Designplattform, die eine jährliche Produktionskapazität von mehr als 160 Sätzen gewährleistet. Der Montagebereich besteht aus einer Endmontageeinheit und einer Rohrleitungsvorfertigungseinheit. Die Endmontageeinheit kann 5 Sätze von Trenn- und Reinigungssystemen gleichzeitig effizient zusammenbauen, und die Pipeline-Vorfertigungseinheit umfasst das Stanzen, Biegen, Schweißen und Vorfertigen von Pipelines. Die Produktionslinie verfügt über 5 Trennsystem-Montagestationen und 5 Reinigungssystem-Montagestationen, unabhängige Pipeline-Schweißstationen, Pipeline-Neigungsschneide- und Biegestationen sowie Luftdichtheitsteststationen, um einen einheitlichen Prozess von der Pipeline-Vorfertigung über die Gesamtmontage bis zum Ende der Linie zu erreichen Tests, die in der Lage sind, einen Satz Trenn- und Reinigungssysteme in 10 Tagen zu liefern.

Rohrbieger: Es werden zwei Sätze CNC-Bieger verwendet. Derzeit können sie nur Rohre von {{0}} mm mit einer Genauigkeit von 0,05 mm biegen. Wir entwickeln die Biegetechnik für Rohre mit größerem Durchmesser, deren Einführung im Jahr 2024 geplant ist.

Automatische Linie zum Schneiden und Anfasen von Rohrleitungen: Die Linie besteht aus einem Rohrleitungszuführsystem, einem hydraulischen Rotationssystem, einem Längenmesssystem, einer Schneid- und Anfasmaschine, einem Lasercodierungssystem, einem Entladesystem, einem Materialrückgewinnungssystem usw realisiert den vollautomatischen Prozess vom Rohmaterial auf der Linie bis zur fertigen Pipeline außerhalb der Linie. Seine Verarbeitungsgenauigkeit beträgt weniger als 0,5 mm. Die Effizienz wird um mehr als das Dreifache erhöht und es können Rohre mit einem Durchmesser von bis zu Φ350 mm verarbeitet werden.

Rohrbieger: Es werden zwei Sätze CNC-Bieger verwendet. Derzeit können sie nur Rohre von {{0}} mm mit einer Genauigkeit von 0,05 mm biegen.

Automatische Rohrschweißmaschine: Sie kann gerade Rohre und gerade Rohre, gerade Rohre und gebogene Rohre, gerade Rohre und T-Stücke mit einer Dicke von 2-10 mm und einem Durchmesser von 0-400 mm automatisch schweißen. Dabei kommt die Argon-Lichtbogenschweißtechnik zum Einsatz, die mehr als dreimal schneller ist als das manuelle Schweißen. Es verbessert auch die Schweißqualität erheblich. Derzeit liegt die First-Pass-Rate der Fehlererkennung bei über 99 %. Die Schweißnähte werden mit einer aus Deutschland importierten Schweißnahtreinigungsmaschine bearbeitet, die eine bessere Antioxidationskapazität als die herkömmliche Beiz- und Passivierungsbehandlung ermöglicht. Die Reinigung ist umweltfreundlich und es entsteht keine Abfallflüssigkeit.

 

• ElektrolyseurAMontageSStation

Die Elektrolyseur-Montagestation dient der Endmontage von Elektrolyseuren, bestehend aus insgesamt 5 Sätzen. Jedes Set verfügt über ein flexibles Design, um den Produktionsbedarf von bis zu 3.000 Nm3/h zu erfüllen. Jede Montagestation besteht aus einer hydraulischen Hebebühne und einem Hebegerät mit Spindelantrieb. Die hydraulische Hebeplattform erfüllt die Montageanforderungen in einer Höhe von 0 bis 7,5 Metern, und der Heber mit Schraubenantrieb vereinfacht den gesamten Montageprozess erheblich, wodurch auch viel vertikaler Platz in der Anlage eingespart wird und das Problem der Höhenbegrenzung der Anlage entfällt . Beim Zusammenbau des Elektrolyseurs werden Positionierungsstifte und eine hochentwickelte 5-Linienlaser-Nivelliertechnik verwendet, um ein präzises Stapelmontageergebnis zu gewährleisten (die vertikale Abweichung des Elektrolyseurs muss innerhalb von 5 mm liegen). Der 18-Achsen-Hydraulikspanner eliminiert ineffiziente Aktionen wie häufiges Demontieren und Montieren von Zugschrauben während des Spannvorgangs vollständig, reduziert die Arbeitsbelastung der Mitarbeiter und verdoppelt die Effizienz.

Montageprozess des Elektrolyseurs:

Vertikaler Stapelkontrollprozess für große Elektrolyseure: Er ermöglicht die Kontrolle über die Stapelung von Bipolarplatten in vertikaler und Umfangsrichtung durch standardisierte Maßnahmen wie fünfzeilige Ebenen und Positionierungsstifte. Derzeit beträgt die vertikale Abweichung 1000 Nm³/h Elektrolyseure können innerhalb von 5 mm gesteuert werden.

Anziehverfahren für Elektrolyseure: Es wird das {{0}}Achsen-Anziehverfahren übernommen. Alle Parameter der drei Haupttechniken, einschließlich Kaltstraffung, Warmstraffung und Endstraffung, sind unter Kontrolle. Der Abstand zwischen den halbkugelförmigen Stangen wird gleichmäßig auf 0,3 mm eingestellt, und die gesamte Anzugsabweichung beträgt weniger als 3 mm.

 

• Dichtungsschneider

Der Dichtungsschneider verwendet eine Aluminiumwabenadsorptionsplatte in Luft- und Raumfahrtqualität und nutzt Profilierungswerkzeuge, Unterdruckvakuum und Infrarotkalibrierung, um die Befestigung und Positionierung der Dichtungen zu erreichen. Bei der Dichtungsbearbeitung wird eine Kombination aus Vibrationsfräser und Fräser für die Loch-, Nut- und Stufenflächenbearbeitung eingesetzt und das Endprodukt weist eine Gesamtgenauigkeit von 0,5 mm auf.

 

• Pipeline-Vorfertigungsbereich

Der Bereich der Pipeline-Vorfertigung besteht hauptsächlich aus Rohrschneiden, Rohrbiegen, Rohrschweißen und Rohrvormontage. Beim Rohrschneiden handelt es sich um das Schneiden und Anfasen von Edelstahlrohren. Die Hauptausrüstung umfasst Bandsägen, Anfasmaschinen und halbautomatische Schneid- und Anfasmaschinen, die die Produktionsanforderungen für Rohrdurchmesser von 0 bis 400 mm erfüllen. Das Rohrbiegen wird mit zwei Sätzen CNC-Biegemaschinen durchgeführt, um den Biegeanforderungen von Rohren im Bereich von 0 bis 40 mm mit einer Biegegenauigkeit von bis zu 0,05 mm gerecht zu werden. Beim Rohrschweißen wird eine vollautomatische Rohrschweißmaschine eingesetzt, um die Anforderungen des automatischen Schweißens von geraden auf geraden Rohren, geraden auf gebogenen Rohren und geraden Rohren auf T-Stücke im Dickenbereich von 2 bis 10 mm und im Durchmesserbereich von 0 bis 400 zu erfüllen mm. Durch den Einsatz der Argon-Lichtbogenschweißtechnologie wird eine Schweißgeschwindigkeit erreicht, die mehr als dreimal so hoch ist wie beim manuellen Schweißen. Die Schweißnähte werden mit einer in Deutschland importierten Schweißnahtreinigungsmaschine behandelt, die eine Oxidationsbeständigkeit bietet, die herkömmliche Säurebeiz- und Passivierungsverfahren übertrifft. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Reinigungsprozess keine Abfallflüssigkeit entsteht, was die Umwelt schont. Für die Rohrvormontage werden spezielle Kombinationsvorrichtungen mit einer Positioniergenauigkeit von 0,5 mm eingesetzt, die den Montage- und Positionierungsanforderungen von Rohrbaugruppen gerecht werden. Dies erleichtert die Offline-Chargen-Vormontage von Rohrbaugruppen und erfüllt die Anforderungen für die Online-Montage, was einen entscheidenden Schritt zur Erzielung einer Großserienfertigung des Trenn- und Reinigungssystems darstellt.

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