Yeşil hidrojen için elektrolizör besleme suyu için ultra saf su üretimi

YeÅŸil hidrojen için ultra saf su (UPW)

Bir kilogram hidrojen, bir kilogram benzin ve dizelde bulunan enerjinin yaklaşık üç katı olan 33 kWh kullanılabilir enerji içerir. Bu nedenle, güç üretimi ve enerji depolamadan ulaşım için yakıt hücrelerine kadar çok çeÅŸitli uygulamalarda kullanılır. Ayrıca, amonyak üretimi için Haber-Bosch iÅŸlemi gibi kritik endüstriyel süreçlerin bir parçasıdır.

Hidrojen Uygulamaları

Åžekil 1 - Hidrojenin geniÅŸ uygulama yelpazesi

Hidrojen, üretimi için bir hidrokarbon, su veya her ikisini de baz olarak kullanan çok çeÅŸitli iÅŸlemlerle sentezlenebilir. YeÅŸil hidrojen durumunda, yenilenebilir enerjiyle çalışan su elektrolizi, aÅŸağıdaki denkleme göre bu temel gazı üretmek için kullanılır:

Hidrojen, ultra saf sudan 9:1 oranında üretilir, yani bir kilogram hidrojen üretmek için dokuz kilogram ultra saf su gerekir. Su arıtma zincirini hesaba kattığımızda, besleme suyu tüketimi ile hidrojen üretimi arasındaki oran, besleme kaynağına baÄŸlı olarak yaklaşık 15:1 ile 30:1 arasında deÄŸiÅŸebilir.

Åžekil 2 - Besleme kaynağına baÄŸlı olarak bir kilogram hidrojen üretmek için gereken su

Maksimum verimliliÄŸi saÄŸlamak ve son derece hassas elektrolizörleri korumak için besleme suyu kalitesi en yüksek kalite standartlarını karşılamalıdır. Bu gereklilikleri karşılamak için, özellikle çift geçiÅŸli ters ozmoz ve elektrodeiyonizasyon içeren eksiksiz bir demineralizasyon sistemi genellikle garanti edilir.

Su, elektrolizör ünitesi içinde sürekli olarak yeniden dolaÅŸtırıldığından, demineralizasyon sisteminden geçen herhangi bir kirlilik veya elektrolizör ünitesi ekipmanından gelen kirlilik hızla önemli seviyelere ulaÅŸabilir. Elektrolizör döngüsünün içinde kirletici birikmesini önlemek için, devridaim edilen suyun bir kısmını veya tamamını iÅŸlemek üzere bir Kullanım Noktası parlatıcısı uygulanabilir.

Åžekil 3 - YeÅŸil hidrojen tesisleri için CAPEX ve OPEX'in fiyat dökümü

Su arıtma sistemi genellikle tesisin toplam sermaye harcamalarının %1-5'ini oluÅŸtururken, elektrolizör yığınları Toplamın %50-60'ı. Akış yukarısında yeterli ÅŸekilde tasarlanmış bir sisteme sahip olmak ve elektrolizör döngüsünün yığınları koruması ve kullanım ömürlerini artırması daha da önemlidir.

Ek olarak, elektrik maliyetleri genellikle tüm operasyonel harcamaların %60-80'ini temsil eder ve bir tesisin varlığı boyunca ana maliyet etkenlerinden biridir. Elektrolizör yüzeyinde daha yüksek elektrik tüketimine yol açacak hiçbir kirlilik oluÅŸmamasını saÄŸlamak için uygun bir arıtma ünitesi yine çok önemlidir.

UPW üretimi  ~ 2-5 kWh/m³    UPW elektrolizi  ~ 5000 kWh/m³

Åžekil 4 - UPW üretimi ve UPW elektrolizi için m³ başına yaklaşık elektrik gereksinimi

Tesis ölçeÄŸinde hem CAPEX hem de OPEX açısından marjinal olsa da, etkisiz veya uygun olmayan su arıtma sistemi ağır sonuçlara yol açabilir:

• Elektrolizör yığınının hasar görmesi
• Daha sık bakım duraklamaları nedeniyle artan duruÅŸ süresi
• Daha yüksek elektrik ve su tüketimi nedeniyle artan sahip olma maliyeti