Pengenalan kepada Rawatan Selepas Hidrogen dalam Sistem Elektrolisis Beralkali

Dalam proses elektrolisis air alkali, gas hidrogen yang dihasilkan di salur keluar elektrolisis biasanya mempunyai ketulenan lebih 99.8%, tetapi ia membawa kekotoran seperti wap air, oksigen surih dan kabus alkali. Jika tidak dikeluarkan, kekotoran ini tidak dapat memenuhi keperluan ketat aplikasi industri moden.

Contohnya, dalam bidang perindustrian ketepatan:

Proses salutan aloi keras memerlukan ketulenan hidrogen sebanyak 99.999% dan takat embun di bawah -65°C.

Pengeluaran silikon untuk bahan semikonduktor menuntut kandungan oksigen dalam hidrogen kurang daripada 5 ppm dan takat embun di bawah -50°C. Ini kerana oksigen terlarut boleh mengubah kerintangan silikon monohablur atau menukar jenis pengalirnya.

Selain itu, dalam rawatan haba logam suhu tinggi, metalurgi serbuk, litar mikroelektronik, komponen optoelektronik, dan sintesis kimia, oksigen atau kelembapan surih dalam hidrogen boleh menyebabkan pengoksidaan bahan mentah pada suhu tinggi, menjejaskan kualiti produk dengan teruk.

Oleh itu, hidrogen daripada elektrolisis outlet selalunya memerlukan rawatan berbilang peringkat untuk memenuhi piawaian industri.

1. Pengasingan Gas-Cecair

Tujuan: Asingkan larutan hidrogen dan alkali daripada campuran gas-cecair di salur keluar elektrolisis untuk mengelakkan larutan alkali daripada memberi kesan buruk kepada peralatan penulenan dan pengeringan hiliran.

Aliran Proses:

Campuran gas-cecair memasuki pemisah gas-cecair melalui paip. Disebabkan perbezaan ketumpatan yang ketara antara hidrogen dan larutan alkali, larutan alkali mengendap ke bawah di bawah graviti, manakala hidrogen meningkat, membentuk antara muka gas-cecair. Larutan alkali terkumpul di bahagian bawah pemisah, manakala hidrogen melalui penyental berisi air di bahagian atas, di mana kekotoran diserap atau dibubarkan. Satu demister di dalam pemisah selanjutnya menangkap titisan cecair, yang bergabung pada pad mesh dan jatuh semula ke dalam larutan alkali di bawah graviti. Hidrogen yang telah dipisahkan secara menyeluruh kemudiannya meneruskan ke peringkat rawatan seterusnya.

2. Penyahoksigenan Bermangkin

Tujuan: Menukar baki oksigen dalam hidrogen kepada air untuk penyingkiran oksigen.

Aliran Proses:

Hidrogen yang dipisahkan memasuki tangki penyahoksigenan, di mana tindak balas pemangkin berlaku pada suhu tinggi (150–200°C). Hidrogen dan oksigen bertindak balas ke atas pemangkin paladium untuk membentuk air. Mangkin menyerap molekul gas, merendahkan tenaga pengaktifan dan memastikan tindak balas yang lengkap, mengurangkan kandungan oksigen kepada di bawah 5 ppm. Gas yang bertindak balas kemudiannya melalui penyejuk, di mana beberapa wap air terpeluwap, menghasilkan hidrogen yang lebih tulen.

3. Pengeringan Penjerapan

Tujuan: Keluarkan wap air untuk memenuhi keperluan titik embun perindustrian.

Aliran Proses:

Sistem penjerapan tiga tangki biasanya digunakan, dengan setiap tangki diisi dengan bahan pengering berkapasiti tinggi dan berprestasi tinggi.

Hidrogen daripada peringkat deoksigenasi memasuki tangki A di bahagian bawah (dalam mod penjerapan). Bahan pengering menyerap lembapan, dan gas kering keluar dari atas.

Pada masa yang sama, tangki B (dalam mod penjanaan semula) dipanaskan untuk membebaskan lembapan terjerap sebagai wap, yang dibawa oleh hidrogen dan terpeluwap dalam penyejuk.

Hidrogen kemudiannya memasuki tangki C (dalam mod siap sedia) di bahagian bawah, di mana sisa lembapan diserap, dan produk akhir hidrogen keluar dari atas.

Proses ini mencapai titik embun di bawah -70°C (kandungan air <10 ppm).

Untuk memastikan operasi berterusan, tangki berputar secara kitaran. Apabila tangki A menjadi tepu, tangki C bertukar kepada mod penjerapan, tangki A memasuki penjanaan semula, dan tangki B beralih kepada siap sedia, mengekalkan penulenan tanpa gangguan.

Tinjauan Masa Depan

Dengan kepelbagaian aplikasi hidrogen, industri hiliran menuntut ketulenan yang lebih ketat (cth, ≥99.999% hidrogen ketulenan tinggi) dan takat embun (cth, ≤-70°C takat embun ultra-rendah). Trend ini memacu kemajuan dalam teknologi rawatan gas ke arah kecekapan dan kecerdasan yang lebih tinggi, sambil turut membimbing pengoptimuman prestasi dalam sistem pengeluaran hidrogen. Apabila kejayaan muncul dalam sains bahan dan kawalan proses, teknologi rawatan gas generasi akan datang—menggabungkan tindak balas pantas dan penulenan tepat—akan menjadi penggerak kritikal untuk pembangunan berkualiti tinggi merentas industri tenaga hidrogen.