الکلائن الیکٹرولیسس واٹر سسٹم کی تفصیلی وضاحت

الیکٹرولائٹکہائیڈروجنپیداواری یونٹ میں پانی کے الیکٹرولیسس کا ایک مکمل سیٹ شامل ہے۔ہائیڈروجنپروڈکشن کا سامان، بشمول اہم سامان کے ساتھ:

1. الیکٹرولیٹک سیل

2. گیس مائع علیحدگی آلہ

3. خشک کرنے اور صاف کرنے کا نظام

4. برقی حصے میں شامل ہیں: ٹرانسفارمر، ریکٹیفائر کیبنٹ، PLC کنٹرول کیبنٹ، انسٹرومنٹ کیبنٹ، ڈسٹری بیوشن کیبنٹ، اپر کمپیوٹر وغیرہ

5. معاون نظام میں بنیادی طور پر شامل ہیں: الکلی سلوشن ٹینک، خام مال کے پانی کے ٹینک، میک اپ واٹر پمپ، نائٹروجن سلنڈر/بس بار، وغیرہ/ 6. آلات کے مجموعی معاون نظام میں شامل ہیں: خالص پانی کی مشین، چلر ٹاور، چلر، ایئر کمپریسر، وغیرہ

ہائیڈروجن اور آکسیجن کولر، اور پانی کو کنٹرول سسٹم کے کنٹرول میں بھیجے جانے سے پہلے ڈرپ ٹریپ کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے۔ الیکٹرولائٹ گزر جاتا ہے۔ہائیڈروجناور آکسیجن الکلی فلٹرز، ہائیڈروجن اور آکسیجن الکلی کولر بالترتیب سرکولیشن پمپ کی کارروائی کے تحت، اور پھر مزید الیکٹرولیسس کے لیے الیکٹرولیٹک سیل میں واپس آتے ہیں۔

نظام کے دباؤ کو پریشر کنٹرول سسٹم اور ڈفرینشل پریشر کنٹرول سسٹم کے ذریعے ریگولیٹ کیا جاتا ہے تاکہ نیچے کی دھارے کے عمل اور اسٹوریج کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔

پانی کے الیکٹرولیسس کے ذریعہ تیار کردہ ہائیڈروجن میں اعلی طہارت اور کم نجاست کے فوائد ہیں۔ عام طور پر، پانی کے الیکٹرولیسس سے پیدا ہونے والی ہائیڈروجن گیس میں موجود نجاست صرف آکسیجن اور پانی ہوتی ہے، جس میں کوئی اور اجزا نہیں ہوتے ہیں (جو بعض اتپریرک کے زہر سے بچ سکتے ہیں)۔ یہ ہائیڈروجن ہائیڈروجن گیس پیدا کرنے میں سہولت فراہم کرتا ہے، اور پیوریفائیڈ گیس الیکٹرانک گریڈ انڈسٹریل گیسوں کے معیار پر پورا اتر سکتی ہے۔

ہائیڈروجن پروڈکشن یونٹ کے ذریعہ تیار کردہ ہائیڈروجن سسٹم کے کام کرنے والے دباؤ کو مستحکم کرنے اور ہائیڈروجن سے مفت پانی کو مزید ہٹانے کے لئے بفر ٹینک سے گزرتا ہے۔

ہائیڈروجن پیوریفیکیشن ڈیوائس میں داخل ہونے کے بعد، ہائیڈروجن سے آکسیجن، پانی اور دیگر نجاستوں کو دور کرنے کے لیے کیٹلیٹک ری ایکشن اور سالماتی چھلنی جذب کے اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے، پانی کے الیکٹرولیسس کے ذریعے تیار کردہ ہائیڈروجن کو مزید صاف کیا جاتا ہے۔

سامان اصل صورت حال کے مطابق خودکار ہائیڈروجن پروڈکشن ایڈجسٹمنٹ سسٹم قائم کر سکتا ہے۔ گیس کے بوجھ میں تبدیلی ہائیڈروجن اسٹوریج ٹینک کے دباؤ میں اتار چڑھاؤ کا سبب بنے گی۔ سٹوریج ٹینک پر نصب پریشر ٹرانسمیٹر اصل سیٹ ویلیو کے ساتھ موازنہ کرنے کے لیے PLC کو 4-20mA سگنل دے گا، اور الٹا ٹرانسفارمیشن اور PID کیلکولیشن کے بعد، رییکٹیفائر کیبنٹ کو 20-4mA سگنل آؤٹ پٹ کرے گا۔ الیکٹرولیسس کرنٹ، اس طرح ہائیڈروجن لوڈ میں تبدیلی کے مطابق ہائیڈروجن کی پیداوار کی خودکار ایڈجسٹمنٹ کا مقصد حاصل کرنا۔

پانی کے الیکٹرولیسس کے ذریعہ ہائیڈروجن کی پیداوار کے عمل میں واحد رد عمل پانی (H2O) ہے، جسے پانی کی بھرتی کرنے والے پمپ کے ذریعے خام پانی کی مسلسل فراہمی کی ضرورت ہے۔ دوبارہ بھرنے کی پوزیشن ہائیڈروجن یا آکسیجن الگ کرنے والے پر واقع ہے۔ اس کے علاوہ، نظام سے نکلتے وقت ہائیڈروجن اور آکسیجن کو تھوڑی مقدار میں پانی لینے کی ضرورت ہوتی ہے۔ کم پانی استعمال کرنے والے آلات 1L/Nm ³ H2 استعمال کر سکتے ہیں، جبکہ بڑے آلات اسے 0.9L/Nm ³ H2 تک کم کر سکتے ہیں۔ یہ نظام مسلسل خام پانی کو بھرتا ہے، جو الکلائن مائع کی سطح اور ارتکاز کے استحکام کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ یہ الکلائن محلول کی ارتکاز کو برقرار رکھنے کے لیے بروقت رد عمل والے پانی کو بھر سکتا ہے۔

1. ٹرانسفارمر ریکٹیفائر سسٹم

یہ نظام بنیادی طور پر دو آلات پر مشتمل ہوتا ہے، ایک ٹرانسفارمر اور ایک ریکٹیفائر کیبنٹ۔ اس کا بنیادی کام فرنٹ اینڈ مالک کی طرف سے فراہم کردہ 10/35KV AC پاور کو الیکٹرولائٹک سیل کے لیے درکار DC پاور میں تبدیل کرنا اور الیکٹرولائٹک سیل کو DC پاور فراہم کرنا ہے۔ فراہم کردہ طاقت کا ایک حصہ پانی کے مالیکیولز کو براہ راست ہائیڈروجن اور آکسیجن میں گلنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور دوسرا حصہ حرارت پیدا کرتا ہے، جسے الکلی کولر ٹھنڈے پانی کے ذریعے انجام دیتا ہے۔

زیادہ تر ٹرانسفارمر تیل کی قسم کے ہوتے ہیں۔ اگر گھر کے اندر یا کنٹینر کے اندر رکھا جائے تو خشک قسم کے ٹرانسفارمر استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ الیکٹرولائٹک واٹر ہائیڈروجن پروڈکشن کے آلات کے لیے استعمال ہونے والے ٹرانسفارمرز خصوصی ٹرانسفارمرز ہیں جن کو ہر الیکٹرولائٹک سیل کے ڈیٹا کے مطابق ملانے کی ضرورت ہے، اس لیے وہ اپنی مرضی کے مطابق آلات ہیں۔

فی الحال، سب سے زیادہ استعمال ہونے والی ریکٹیفائر کیبنٹ تھائریسٹر قسم ہے، جسے آلات کے مینوفیکچررز اس کے طویل استعمال کے وقت، زیادہ استحکام اور کم قیمت کی وجہ سے سپورٹ کرتے ہیں۔ تاہم، بڑے پیمانے پر آلات کو فرنٹ اینڈ قابل تجدید توانائی کے مطابق ڈھالنے کی ضرورت کی وجہ سے، تھائریسٹر ریکٹیفائر کیبینٹ کی تبدیلی کی کارکردگی نسبتاً کم ہے۔ فی الحال، مختلف ریکٹیفائر کیبنٹ مینوفیکچررز نئی IGBT ریکٹیفائر کیبنٹ کو اپنانے کی کوشش کر رہے ہیں۔ آئی جی بی ٹی پہلے سے ہی دوسری صنعتوں جیسے ونڈ پاور میں بہت عام ہے، اور یہ خیال کیا جاتا ہے کہ مستقبل میں آئی جی بی ٹی رییکٹیفائر کیبنٹ میں نمایاں ترقی ہوگی۔

1. کابینہ کی تقسیم کا نظام

ڈسٹری بیوشن کیبنٹ بنیادی طور پر الیکٹرولائٹک واٹر ہائیڈروجن پروڈکشن آلات کے پیچھے ہائیڈروجن آکسیجن علیحدگی اور صاف کرنے کے نظام میں موٹروں کے ساتھ مختلف اجزاء کو بجلی کی فراہمی کے لئے استعمال ہوتی ہے، بشمول 400V یا عام طور پر 380V آلات کے طور پر کہا جاتا ہے۔ آلات میں ہائیڈروجن آکسیجن علیحدگی کے فریم ورک میں الکلی سرکولیشن پمپ اور معاون نظام میں میک اپ واٹر پمپ شامل ہے۔ خشک کرنے اور صاف کرنے کے نظام میں حرارتی تاروں کے لیے بجلی کی فراہمی، نیز پورے نظام کے لیے درکار معاون نظام جیسے کہ خالص پانی کی مشینیں، چلرز، ایئر کمپریسرز، کولنگ ٹاورز، اور بیک اینڈ ہائیڈروجن کمپریسرز، ہائیڈروجنیشن مشینیں وغیرہ۔ اس میں پورے اسٹیشن کے لائٹنگ، مانیٹرنگ اور دیگر سسٹمز کے لیے بجلی کی فراہمی بھی شامل ہے۔

1. Cآنٹروl نظام

کنٹرول سسٹم PLC خودکار کنٹرول کو نافذ کرتا ہے۔ PLC عام طور پر سیمنز 1200 یا 1500 کو اپناتا ہے، اور یہ انسانی مشین کے تعامل انٹرفیس ٹچ اسکرین سے لیس ہے۔ آلات کے ہر نظام کے آپریشن اور پیرامیٹر ڈسپلے کے ساتھ ساتھ کنٹرول منطق کے ڈسپلے کو ٹچ اسکرین پر محسوس کیا جاتا ہے۔

5. الکلی حل گردش کا نظام

اس نظام میں بنیادی طور پر درج ذیل اہم آلات شامل ہیں:

ہائیڈروجن آکسیجن الگ کرنے والا - الکلی حل گردش پمپ - والو - الکلی حل فلٹر - الیکٹرولائٹک سیل

اہم عمل مندرجہ ذیل ہے: ہائیڈروجن آکسیجن الگ کرنے والے میں ہائیڈروجن اور آکسیجن کے ساتھ ملا ہوا الکلائن محلول گیس مائع الگ کرنے والے کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے اور الکلائن محلول گردش پمپ پر ریفلکس کیا جاتا ہے۔ ہائیڈروجن الگ کرنے والا اور آکسیجن الگ کرنے والا یہاں جڑا ہوا ہے، اور الکلائن سلوشن سرکولیشن پمپ ریفلوکسڈ الکلائن محلول کو والو اور الکلائن سلوشن فلٹر کو پچھلے سرے پر گردش کرتا ہے۔ فلٹر بڑی نجاستوں کو فلٹر کرنے کے بعد، الکلائن محلول الیکٹرولائٹک سیل کے اندر گردش کرتا ہے۔

6. ہائیڈروجن سسٹم

ہائیڈروجن گیس کیتھوڈ الیکٹروڈ سائیڈ سے پیدا ہوتی ہے اور الکلائن سلوشن گردشی نظام کے ساتھ الگ کرنے والے تک پہنچتی ہے۔ الگ کرنے والے کے اندر، ہائیڈروجن گیس نسبتاً ہلکی ہوتی ہے اور قدرتی طور پر الکلائن محلول سے الگ ہوتی ہے، سیپریٹر کے اوپری حصے تک پہنچتی ہے۔ اس کے بعد، یہ مزید علیحدگی کے لیے پائپ لائنوں سے گزرتا ہے، ٹھنڈے پانی سے ٹھنڈا ہوتا ہے، اور بیک اینڈ ڈرائینگ اور پیوریفیکیشن سسٹم تک پہنچنے سے پہلے تقریباً 99 فیصد پاکیزگی حاصل کرنے کے لیے ڈرپ کیچر کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے۔

انخلاء: ہائیڈروجن گیس کا انخلاء بنیادی طور پر شروع ہونے اور بند ہونے کے دورانیے، غیر معمولی آپریشنز، یا جب پاکیزگی معیارات پر پورا نہیں اترتی ہے، نیز خرابیوں کا ازالہ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

7. آکسیجن سسٹم

آکسیجن کا راستہ ہائیڈروجن سے ملتا جلتا ہے، سوائے اس کے کہ اسے مختلف الگ کرنے والوں میں کیا جاتا ہے۔

خالی کرنا: فی الحال، زیادہ تر پروجیکٹس آکسیجن کو خالی کرنے کا طریقہ استعمال کرتے ہیں۔

استعمال: آکسیجن کے استعمال کی قدر صرف خاص منصوبوں میں معنی رکھتی ہے، جیسے کہ ایسی ایپلی کیشنز جو ہائیڈروجن اور ہائی پیوریٹی آکسیجن دونوں کو استعمال کر سکتی ہیں، جیسے کہ فائبر آپٹک بنانے والے۔ کچھ ایسے بڑے منصوبے بھی ہیں جن میں آکسیجن کے استعمال کے لیے جگہ مختص کی گئی ہے۔ بیک اینڈ ایپلی کیشن کے منظرنامے خشک ہونے اور صاف کرنے کے بعد مائع آکسیجن کی پیداوار کے لیے ہیں، یا بازی کے نظام کے ذریعے طبی آکسیجن کے لیے ہیں۔ تاہم، ان استعمال کے منظرناموں کی درستگی کو ابھی مزید تصدیق کی ضرورت ہے۔

8. کولنگ واٹر سسٹم

پانی کا الیکٹرولیسس عمل ایک اینڈوتھرمک ردعمل ہے، اور ہائیڈروجن کی پیداوار کے عمل کو برقی توانائی فراہم کی جانی چاہیے۔ تاہم، پانی کے الیکٹرولیسس کے عمل میں استعمال ہونے والی برقی توانائی پانی کے الیکٹرولیسس رد عمل کی نظریاتی حرارت جذب کرنے سے زیادہ ہے۔ دوسرے لفظوں میں، الیکٹرولیسس سیل میں استعمال ہونے والی بجلی کا ایک حصہ حرارت میں تبدیل ہو جاتا ہے، جو بنیادی طور پر شروع میں الکلائن محلول کی گردش کے نظام کو گرم کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، جس سے الکلائن محلول کا درجہ حرارت مطلوبہ درجہ حرارت کی حد 90 ± 5 تک بڑھ جاتا ہے۔ ℃ سامان کے لئے. اگر الیکٹرولیسس سیل درجہ حرارت تک پہنچنے کے بعد کام کرتا رہتا ہے، تو پیدا ہونے والی حرارت کو ٹھنڈا پانی کے ذریعے انجام دینے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ الیکٹرولیسس ری ایکشن زون کے نارمل درجہ حرارت کو برقرار رکھا جا سکے۔ الیکٹرولیسس ری ایکشن زون میں زیادہ درجہ حرارت توانائی کی کھپت کو کم کر سکتا ہے، لیکن اگر درجہ حرارت بہت زیادہ ہو تو، الیکٹرولیسس چیمبر کے ڈایافرام کو نقصان پہنچے گا، جو آلات کے طویل مدتی آپریشن کے لیے بھی نقصان دہ ہو گا۔

اس ڈیوائس کے لیے بہترین آپریٹنگ درجہ حرارت کو 95 ℃ سے زیادہ برقرار رکھنے کی ضرورت ہے۔ اس کے علاوہ، پیدا ہونے والی ہائیڈروجن اور آکسیجن کو بھی ٹھنڈا اور dehumidified کرنے کی ضرورت ہے، اور پانی سے ٹھنڈا ہونے والا تھائیرسٹر ریکٹیفائر ڈیوائس بھی ضروری کولنگ پائپ لائنوں سے لیس ہے۔

بڑے سامان کے پمپ جسم کو ٹھنڈا پانی کی شرکت کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔

1. نائٹروجن بھرنے اور نائٹروجن صاف کرنے کا نظام

ڈیوائس کو ڈیبگ کرنے اور چلانے سے پہلے، سسٹم پر نائٹروجن ٹائٹنس ٹیسٹ کرایا جانا چاہیے۔ معمول کے آغاز سے پہلے، نظام کے گیس فیز کو نائٹروجن سے صاف کرنا بھی ضروری ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ گیس فیز کی جگہ میں ہائیڈروجن اور آکسیجن کے دونوں اطراف میں موجود گیس آتش گیر اور دھماکہ خیز مواد سے بہت دور ہے۔

آلات کے بند ہونے کے بعد، کنٹرول سسٹم خود بخود دباؤ کو برقرار رکھے گا اور سسٹم کے اندر ہائیڈروجن اور آکسیجن کی ایک خاص مقدار کو برقرار رکھے گا۔ اگر سٹارٹ اپ کے دوران دباؤ اب بھی موجود ہے، تو صاف کرنے کی کارروائی کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ تاہم، اگر دباؤ مکمل طور پر ختم ہو جاتا ہے، تو نائٹروجن صاف کرنے کی کارروائی دوبارہ کرنے کی ضرورت ہے۔

1. ہائیڈروجن خشک کرنے کا نظام (اختیاری)

پانی کے الیکٹرولیسس سے تیار کی جانے والی ہائیڈروجن گیس کو ایک متوازی ڈرائر کے ذریعے ڈیہومیڈیفائی کیا جاتا ہے، اور آخر میں خشک ہائیڈروجن گیس حاصل کرنے کے لیے ایک سنٹرڈ نکل ٹیوب فلٹر کے ذریعے صاف کیا جاتا ہے۔ پراڈکٹ ہائیڈروجن کے لیے صارف کی ضروریات کے مطابق، سسٹم ایک پیوریفیکیشن ڈیوائس کا اضافہ کر سکتا ہے، جو پیالیڈیم پلاٹینم بائمیٹالک کیٹلیٹک ڈی آکسیجنشن کو صاف کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے۔

واٹر الیکٹرولیسس ہائیڈروجن پروڈکشن یونٹ کے ذریعہ تیار کردہ ہائیڈروجن کو بفر ٹینک کے ذریعے ہائیڈروجن پیوریفیکیشن یونٹ میں بھیجا جاتا ہے۔

ہائیڈروجن گیس سب سے پہلے ڈی آکسیجنیشن ٹاور سے گزرتی ہے، اور ایک اتپریرک کے عمل کے تحت، ہائیڈروجن گیس میں موجود آکسیجن پانی پیدا کرنے کے لیے ہائیڈروجن گیس کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے۔

رد عمل کا فارمولا: 2H2+O2 2H2O۔

اس کے بعد، ہائیڈروجن گیس ایک ہائیڈروجن کنڈینسر سے گزرتی ہے (جو گیس کو پانی میں پانی کے بخارات کو گاڑھا کرنے کے لیے ٹھنڈا کرتی ہے، جو خود بخود کلیکٹر کے ذریعے سسٹم سے باہر خارج ہوتی ہے) اور جذب ٹاور میں داخل ہوتی ہے۔