Beth Yw Rôl Cyfnewidwyr PTFE mewn Cynhesu Porthiant ar gyfer Electrolyswyr Hydrogen Gwyrdd?

Dyfais sy'n rhannu dŵr yn hydrogen ac ocsigen gan ddefnyddio pilen bolymer denau, werthfawr a sensitif iawn yw electrolysydd bilen cyfnewid proton (PEM). Rhaid i'r dŵr porthiant fod yn bur iawn ac ni all y cyfnewidydd gwres sy'n cynhesu'r dŵr porthiant cyn iddo fynd i mewn i'r pentwr gyflwyno un rhan-fesul-biliwn o ïonau metel a fyddai'n gwenwyno'r catalydd yn y bilen. Cyfnewidydd PTFE yw'r porthor thermol nad yw'n llygru ar gyfer y tanwydd gwyrdd hwn. Gyda thwf yr economi hydrogen, mae rôl cyfnewidydd gwres PTFE systemau electrolyser hydrogen gwyrdd yn dibynnu ar ddod yn hollbwysig ar gyfer dylunwyr prosesau a gweithredwyr gweithfeydd.

Cynhesu Cam Electrolysis PEM
Mae'r dŵr deionized ultrapure fel arfer yn cael ei gynhesu i 60-80 gradd cyn mynd i mewn i'r pentwr electrolyser. Mae dargludedd ïonig y bilen yn cynyddu gyda thymheredd cynyddol y porthiant, gan arwain at golledion ohmig is a chyfanswm effeithlonrwydd ynni uwch. Yn gyffredinol, mae'r rhaggynhesu hwn yn cael ei wneud gyda ffynhonnell wres gradd isel, ee dolen oeri yr electrolyswr ei hun neu wres gwastraff o broses i lawr yr afon. Mae'n ofynnol i'r cyfnewidydd gwres yn y ddolen hon drosglwyddo egni thermol o'r hylif ffynhonnell i'r llif dŵr pur heb halogi'r olaf.

Pam nad yw Cyfnewidwyr Gwres Metel yn Gweithio
Metallic heat exchangers (stainless steel, copper, titanium) will always release trace metal ions to the water by corrosion, erosion or diffusion. The membrane and its catalyst layer in a PEM electrolyzer are very susceptible to ionic contamination. Metal ions (iron, chromium, nickel, copper, etc.) may penetrate the membrane, stimulate breakdown events and irreversibly decrease the proton conductivity. Even parts‐per‐billion metal poisoning reduces membrane life from years to months . PEM operation requires feed water resistivity of >1 MΩ·cm ar gyfer gweithrediad dibynadwy. Mae llawer o systemau PEM yn anelu at 18 MΩ·cm, y terfyn damcaniaethol ar gyfer dŵr pur iawn. Dros amser, ni all cyfnewidwyr gwres metelaidd gynnal y purdeb hwn.

Ateb PTFE: Pob-Fluoropolymer Construction
Mae cyfnewidydd gwres PTFE nodweddiadol ar gyfer y gwasanaeth hwn yn uned gragen a thiwb gyda'r holl waith adeiladu PTFE. Mae'r tiwbiau a'r gragen (neu bob arwyneb gwlyb) wedi'u gwneud o polytetrafluoroethylene (PTFE) neu fflworopolymer arall fel PFA . Mae dwy ochr y tiwbiau PTFE wedi'u gwlychu - mae'r dŵr pur iawn yn llifo y tu mewn i'r tiwbiau ac mae'r cyfrwng gwresogi (ee oerydd cynnes o'r ddolen oeri electrolyser) yn llifo y tu allan i'r tiwbiau yn ochr y plisgyn. Mae anadweithiol cemegol PTFE yn golygu nad oes unrhyw ïonau metel, trwytholchion organig na gronynnau yn cael eu rhyddhau i'r llif dŵr.

Cydnawsedd Thermol a Mecanyddol
Cymeradwyir PTFE i'w ddefnyddio'n barhaus mewn amodau dŵr hyd at 80 gradd. Mae hyn yn gwbl gydnaws â'r amrediad cyn-gynhesu 60-80 gradd ar gyfer electrolyswyr PEM. Mae arwyneb anffon y deunydd yn osgoi cynhyrchu bio-ffilmiau neu ddyddodion graddio heb orfod defnyddio bioladdwyr. Ar ben hynny, mae waliau tiwb llyfn yn sicrhau gostyngiad pwysau lleiaf a glanhau hawdd, os oes angen.

Nodyn Purdeb: Yr Angen am-Dolen, Nitrogen-System Dŵr Blanced
Nid yw cyfnewidydd gwres heb fetel ynddo'i hun yn ddigon i gynnal y dŵr mewnbwn ar wrthedd o 18 MΩ * cm. Rhaid i'r ddolen ddŵr gyfan o'r deionizer i stac electrolyser ac yn ôl drwy'r cyfnewidydd gwres fod yn system gaeedig, wedi'i selio, heb unrhyw garbon deuocsid atmosfferig nac ocsigen yn cysylltu â hi. Mae carbon deuocsid yn hydoddi i wneud asid carbonig, sy'n lleihau gwrthedd ac yn cynhyrchu ïonau carbonad. Felly mae system electrolyser hydrogen gwyrdd cyfnewidydd gwres PTFE yn cael ei hymgorffori'n gyffredinol mewn dolen ailgylchredeg flancediedig â nitrogen. Mae gofod pen y gronfa ddŵr yn cael ei lanhau â nitrogen purdeb uchel ac mae'r holl gydrannau gwlyb (pibellau, falfiau, ffitiadau) wedi'u leinio â fflworopolymer neu wedi'u gwneud o ddeunyddiau anadweithiol. Mae'r cyfnewidydd PTFE yn cyflawni ei ddyletswydd heb effeithio ar ansawdd y dŵr sydd eisoes wedi'i ddiogelu.

Manteision Gweithredol Ychwanegol Cyfnewidydd PTFE yn y Cais hwn
Dim adweithiau ochr â'r catalydd
Yn wahanol i arwynebau metel a all gataleiddio dadansoddiad o hydrogen perocsid hybrin neu osôn (sgil-gynhyrchion electrolysis), mae PTFE yn gwbl oddefol. Mae hyn yn osgoi cynhyrchu radicalau a allai niweidio'r bilen.

Bywyd gwasanaeth hir gyda dŵr dihalwyno
Mae dŵr di-fwynol yn elyniaethus i lawer o fetelau oherwydd ei fod yn cael gwared ar haenau ocsid amddiffynnol. Nid yw dŵr gwrthedd uchel yn cael unrhyw effaith ar PTFE hyd yn oed ar dymheredd uchel. Nid oes angen unrhyw oddefiad na diraddio rheolaidd ar y cyfnewidydd, gan arbed costau cynnal a chadw.

Dyluniad cragen hyblyg sy'n gwrthsefyll cyrydiad
Efallai y bydd ochr cragen y cyfnewidydd hefyd wedi'i wneud o PTFE neu fflworopolymer wedi'i atgyfnerthu fel y gall y cyfrwng gwresogi fod yn ffrwd gwastraff braidd yn halogedig neu asidig heb y risg o ollyngiad croes. Pe bai gennych ollyngiad twll pin mewn tiwb PTFE, byddai'r ddau hylif (y ddau yn seiliedig ar ddŵr) yn cymysgu, ond ni fyddai unrhyw gyrydiad trychinebus na halogi'r hylifau. Os yw tiwb metel yn gollwng, rydych chi'n cyflwyno ïonau ar unwaith.

Casgliad.
Mae calon planhigyn hydrogen gwerth miliynau o ddoleri y dyfodol wedi'i diogelu gan ddolen gymedrol o diwb plastig. Mae dolen gynhesu electrolyser hydrogen gwyrdd cyfnewidydd gwres PTFE yn sicrhau bod yr electrolyser yn cael ei ddiogelu trwy gyflenwi dŵr dad-ïoneiddiedig ultrapure ar yr ystod 60-80 gradd gorau posibl, yn rhydd o unrhyw halogiad metel a allai wenwyno'r bilen PEM sensitif. Mae'n rhan hanfodol o'r gadwyn gyflenwi hydrogen werdd sy'n cael ei hanwybyddu'n aml, gan ddarparu'r dŵr glân, cynnes sydd ei angen ar yr electrolyswr am oes hir a chynhyrchiol. Mae angen yr offer proses glanaf ar y tanwydd puraf - ac mae cyfnewidwyr PTFE yn rhoi hynny'n union.