الیکٹرولیٹک واٹر ہائیڈروجن پیوریفیکیشن ڈیوائس

صاف توانائی اور پائیدار ترقی کے بڑھتے ہوئے عالمی حصول کے ساتھ، ہائیڈروجن توانائی، ایک موثر اور صاف توانائی کے کیریئر کے طور پر، آہستہ آہستہ لوگوں کے وژن میں داخل ہو رہی ہے۔ ہائیڈروجن انرجی انڈسٹری چین میں کلیدی کڑی کے طور پر، ہائیڈروجن پیوریفیکیشن ٹیکنالوجی نہ صرف ہائیڈروجن انرجی کی حفاظت اور بھروسے سے متعلق ہے، بلکہ ہائیڈروجن انرجی کے استعمال کے دائرہ کار اور اقتصادی فوائد کو بھی براہ راست متاثر کرتی ہے۔

1. مصنوعات ہائیڈروجن کے لئے ضروریات

ہائیڈروجن، ایک کیمیائی خام مال اور توانائی کے کیریئر کے طور پر، مختلف اطلاق کے منظرناموں میں طہارت اور نجاست کے مواد کے لیے مختلف تقاضے رکھتا ہے۔ مصنوعی امونیا، میتھانول اور دیگر کیمیائی مصنوعات کی تیاری میں، اتپریرک زہر کو روکنے اور مصنوعات کے معیار کو یقینی بنانے کے لیے، فیڈ گیس میں موجود سلفائیڈز اور دیگر زہریلے مادوں کو پہلے سے ہٹا دینا چاہیے تاکہ تقاضوں کو پورا کرنے کے لیے ناپاک مواد کو کم کیا جا سکے۔ صنعتی شعبوں جیسے دھات کاری، سیرامکس، گلاس اور سیمی کنڈکٹرز میں، ہائیڈروجن گیس مصنوعات کے ساتھ براہ راست رابطے میں آتی ہے، اور پاکیزگی اور ناپاک مواد کے تقاضے زیادہ سخت ہیں۔ مثال کے طور پر، سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں، ہائیڈروجن کو کرسٹل اور سبسٹریٹ کی تیاری، آکسیڈیشن، اینیلنگ، وغیرہ جیسے عمل کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جس میں ہائیڈروجن میں آکسیجن، پانی، بھاری ہائیڈرو کاربن، ہائیڈروجن سلفائیڈ وغیرہ جیسی نجاستوں پر بہت زیادہ پابندیاں ہوتی ہیں۔

2. ڈی آکسیجنشن کا کام کرنے والا اصول

ایک اتپریرک کے عمل کے تحت، ہائیڈروجن میں آکسیجن کی تھوڑی سی مقدار ہائیڈروجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے پانی پیدا کر سکتی ہے، جس سے ڈی آکسیجنشن کا مقصد حاصل ہو جاتا ہے۔ ردعمل ایک exothermic رد عمل ہے، اور ردعمل کی مساوات مندرجہ ذیل ہے:

2H ₂+O ₂ (کیٹالسٹ) -2H ₂ O+Q

چونکہ اتپریرک کی ساخت، کیمیائی خصوصیات اور معیار خود رد عمل سے پہلے اور بعد میں تبدیل نہیں ہوتے ہیں، اس لیے اتپریرک کو دوبارہ تخلیق کیے بغیر مسلسل استعمال کیا جا سکتا ہے۔

ڈی آکسائڈائزر میں اندرونی اور بیرونی سلنڈر کا ڈھانچہ ہوتا ہے، جس میں بیرونی اور اندرونی سلنڈروں کے درمیان اتپریرک بھرا ہوتا ہے۔ دھماکہ پروف الیکٹرک ہیٹنگ کا جزو اندرونی سلنڈر کے اندر نصب کیا جاتا ہے، اور دو درجہ حرارت کے سینسر کاتالسٹ پیکنگ کے اوپر اور نیچے موجود ہوتے ہیں تاکہ رد عمل کے درجہ حرارت کا پتہ لگانے اور اسے کنٹرول کیا جا سکے۔ گرمی کے نقصان کو روکنے اور جلنے سے بچنے کے لیے بیرونی سلنڈر کو موصلیت کی تہہ سے لپیٹا جاتا ہے۔ خام ہائیڈروجن ڈی آکسیڈائزر کے اوپری انلیٹ سے اندرونی سلنڈر میں داخل ہوتا ہے، ایک برقی حرارتی عنصر سے گرم ہوتا ہے، اور نیچے سے اوپر تک کیٹالسٹ بیڈ سے بہتا ہے۔ خام ہائیڈروجن میں آکسیجن پانی پیدا کرنے کے لیے اتپریرک کے عمل کے تحت ہائیڈروجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے۔ نچلے آؤٹ لیٹ سے نکلنے والے ہائیڈروجن میں آکسیجن کی مقدار کو 1ppm سے کم کیا جا سکتا ہے۔ مرکب سے پیدا ہونے والا پانی ہائیڈروجن گیس کے ساتھ گیسی شکل میں ڈی آکسیڈائزر سے باہر نکلتا ہے، بعد میں آنے والے ہائیڈروجن کولر میں گاڑھا ہو جاتا ہے، ایئر واٹر سیپریٹر میں فلٹر ہوتا ہے، اور سسٹم سے خارج ہو جاتا ہے۔

3. خشکی کے کام کرنے والے اصول

ہائیڈروجن گیس کو خشک کرنے سے جذب کرنے کا طریقہ اپنایا جاتا ہے، سالماتی چھلنی کو جذب کرنے والے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ خشک ہونے کے بعد، ہائیڈروجن گیس کا اوس پوائنٹ -70 ℃ سے نیچے تک پہنچ سکتا ہے۔ سالماتی چھلنی ایک قسم کا ایلومینوسیلیکیٹ مرکب ہے جس میں کیوبک جالی ہے، جو پانی کی کمی کے بعد اندر ایک ہی سائز کی کئی گہا بناتی ہے اور اس کا سطحی رقبہ بہت بڑا ہوتا ہے۔ سالماتی چھلنی کو مالیکیولر چھلنی کہا جاتا ہے کیونکہ وہ مختلف شکلوں، قطروں، قطبین، ابلتے نقطوں اور سنترپتی کی سطحوں کے ساتھ مالیکیول کو الگ کر سکتے ہیں۔

پانی ایک انتہائی قطبی مالیکیول ہے، اور سالماتی چھلنی پانی سے مضبوط تعلق رکھتے ہیں۔ سالماتی چھلنی کا جذب جسمانی جذب ہے، اور جب جذب سیر ہو جاتا ہے، تو اسے دوبارہ جذب ہونے سے پہلے گرم ہونے اور دوبارہ پیدا ہونے میں کچھ وقت لگتا ہے۔ لہذا، صاف کرنے والے آلے میں کم از کم دو ڈرائر شامل کیے جاتے ہیں، جن میں سے ایک کام کرتا ہے جبکہ دوسرا دوبارہ پیدا ہوتا ہے، تاکہ اوس پوائنٹ مستحکم ہائیڈروجن گیس کی مسلسل پیداوار کو یقینی بنایا جا سکے۔

ڈرائر میں اندرونی اور بیرونی سلنڈر کا ڈھانچہ ہوتا ہے، جس میں بیرونی اور اندرونی سلنڈروں کے درمیان جاذب بھری ہوئی ہوتی ہے۔ دھماکہ پروف الیکٹرک ہیٹنگ کا جزو اندرونی سلنڈر کے اندر نصب ہے، اور دو درجہ حرارت کے سینسر سالماتی چھلنی پیکنگ کے اوپر اور نیچے واقع ہیں تاکہ رد عمل کے درجہ حرارت کا پتہ لگانے اور اسے کنٹرول کیا جا سکے۔ گرمی کے نقصان کو روکنے اور جلنے سے بچنے کے لیے بیرونی سلنڈر کو موصلیت کی تہہ سے لپیٹا جاتا ہے۔ جذب حالت میں ہوا کا بہاؤ (بشمول بنیادی اور ثانوی کام کرنے والی ریاستیں) اور تخلیق نو کی حالت الٹ ہے۔ جذب حالت میں، اوپری سرے کا پائپ گیس آؤٹ لیٹ ہے اور نچلے سرے کا پائپ گیس کا انلیٹ ہے۔ تخلیق نو کی حالت میں، اوپری سرے کا پائپ گیس کا داخلی راستہ ہے اور نچلا سرے کا پائپ گیس کا آؤٹ لیٹ ہے۔ خشک کرنے والے نظام کو خشک کرنے والوں کی تعداد کے مطابق دو ٹاور ڈرائر اور تین ٹاور ڈرائر میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔

4. دو ٹاور عمل

آلے میں دو ڈرائر نصب کیے گئے ہیں، جو پورے آلے کے مسلسل آپریشن کو حاصل کرنے کے لیے ایک سائیکل (48 گھنٹے) کے اندر متبادل اور دوبارہ تخلیق کرتے ہیں۔ خشک ہونے کے بعد، ہائیڈروجن کا اوس نقطہ -60 ℃ سے نیچے تک پہنچ سکتا ہے۔ ورکنگ سائیکل (48 گھنٹے) کے دوران، ڈرائر A اور B بالترتیب کام کرنے اور دوبارہ پیدا کرنے والی حالتوں سے گزرتے ہیں۔

ایک سوئچنگ سائیکل میں، ڈرائر دو حالتوں کا تجربہ کرتا ہے: ورکنگ سٹیٹ اور ری جنریشن سٹیٹ۔

· تخلیق نو کی حالت: پروسیسنگ گیس کا حجم مکمل گیس کا حجم ہے۔ تخلیق نو کی حالت میں حرارتی مرحلہ اور اڑانے والی ٹھنڈک کا مرحلہ شامل ہے۔

1) حرارتی مرحلہ - ڈرائر کے اندر ہیٹر کام کرتا ہے، اور جب اوپری درجہ حرارت مقررہ قدر تک پہنچ جاتا ہے یا حرارتی وقت مقررہ قدر تک پہنچ جاتا ہے تو خود بخود گرم ہونا بند ہو جاتا ہے۔

2) ٹھنڈک کا مرحلہ - ڈرائر کے گرم ہونا بند ہونے کے بعد، ڈرائر کے کام کرنے کے موڈ میں تبدیل ہونے تک اسے ٹھنڈا کرنے کے لیے اصل راستے میں ہوا کا بہاؤ جاری رہتا ہے۔

· کام کرنے کی حیثیت: پروسیسنگ ہوا کا حجم پوری صلاحیت پر ہے، اور ڈرائر کے اندر ہیٹر کام نہیں کر رہا ہے۔

5. تین ٹاور ورک فلو

فی الحال، تین ٹاور عمل بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے. ڈیوائس میں تین ڈرائر نصب کیے گئے ہیں، جن میں ڈیسی سینٹ (سالماتی چھلنی) ہوتے ہیں جن میں جذب کرنے کی بڑی صلاحیت اور درجہ حرارت کی اچھی مزاحمت ہوتی ہے۔ تین ڈرائر پورے آلے کے مسلسل آپریشن کو حاصل کرنے کے لیے آپریشن، تخلیق نو، اور جذب کے درمیان متبادل ہیں۔ خشک ہونے کے بعد، ہائیڈروجن گیس کا اوس پوائنٹ -70 ℃ سے نیچے تک پہنچ سکتا ہے۔

سوئچنگ سائیکل کے دوران، ڈرائر تین حالتوں سے گزرتا ہے: کام کرنا، جذب کرنا، اور تخلیق نو۔ ہر ریاست کے لیے، پہلا ڈرائر جس میں خام ہائیڈروجن گیس ڈی آکسیجنیشن، کولنگ، اور واٹر فلٹریشن کے بعد داخل ہوتی ہے واقع ہے:

1) کام کرنے کی حیثیت: پروسیسنگ گیس کا حجم پوری صلاحیت پر ہے، ڈرائر کے اندر ہیٹر کام نہیں کر رہا ہے، اور درمیانہ خام ہائیڈروجن گیس ہے جو پانی کی کمی نہیں ہوئی ہے۔

داخل ہونے والا دوسرا ڈرائر اس پر واقع ہے:

2) ری جنریشن سٹیٹ: 20% گیس کا حجم: ری جنریشن سٹیٹ میں ہیٹنگ سٹیج اور بلونگ کولنگ سٹیج شامل ہے۔

حرارتی مرحلہ - ڈرائر کے اندر ہیٹر کام کرتا ہے، اور جب اوپری درجہ حرارت مقررہ قدر تک پہنچ جاتا ہے یا حرارتی وقت مقررہ قدر تک پہنچ جاتا ہے تو خود بخود گرم ہونا بند ہو جاتا ہے۔

ٹھنڈک کا مرحلہ - ڈرائر کے گرم ہونا بند ہونے کے بعد، ہوا کا بہاؤ اصل راستے میں ڈرائر کے ذریعے جاری رہتا ہے تاکہ اسے ٹھنڈا کیا جا سکے جب تک کہ ڈرائر ورکنگ موڈ میں تبدیل نہ ہو جائے۔ جب ڈرائر دوبارہ تخلیق کے مرحلے میں ہوتا ہے، تو درمیانہ خشک ہائیڈروجن گیس سے پانی کی کمی ہوتی ہے۔

داخل ہونے والا تیسرا ڈرائر اس پر واقع ہے:

3) جذب کی حالت: پروسیسنگ گیس کا حجم 20٪ ہے، ڈرائر میں ہیٹر کام نہیں کر رہا ہے، اور درمیانے درجے کی تخلیق نو کے لیے ہائیڈروجن گیس ہے۔