Um stack de eletrolisador PEM fornecido isoladamente precisa de cinco funções auxiliares: uma fonte de corrente contínua compatível, gerenciamento da água, separação gás-água, resfriamento e monitoramento e controle. Seu projeto também precisa de utilidades adequadas no local e de uma conexão com o equipamento que usará o hidrogênio.
Essas funções formam o conjunto de sistemas auxiliares do stack, conhecido como balance of plant: os equipamentos que o alimentam, retiram seus produtos e calor e gerenciam a operação. Comece definindo essa configuração completa e, depois, decida quais componentes você adquirirá por conta própria e quais devem ser incluídos no pedido.
Se você ainda está escolhendo o tipo de produto, leia nossa comparação entre stack e gerador completo de hidrogênio. Este guia trata da etapa seguinte: planejar os equipamentos ao redor do stack escolhido.
Como os equipamentos auxiliares se integram
O diagrama mostra as funções dos equipamentos e sua relação com o stack. Consulte o manual do modelo escolhido e o projeto para obter os detalhes de tubulação, conexões elétricas e controle.
1. Selecione uma fonte de corrente contínua compatível com o stack
A fonte fornece a energia elétrica em corrente contínua utilizada pelo eletrolisador. A explicação do Departamento de Energia dos Estados Unidos sobre a eletrólise PEM descreve como essa energia elétrica promove a decomposição da água.
Selecione a fonte conforme os requisitos de tensão e corrente do stack específico, incluindo o modo de operação necessário. O manual do stack Mads mostra uma fonte de corrente contínua com controle de corrente constante na configuração auxiliar. Ter apenas uma potência adequada não basta para estabelecer a compatibilidade de uma fonte.
Na consulta, identifique o modelo do stack, a alimentação disponível em corrente alternada e qualquer fonte de corrente contínua que você já pretenda usar. Mantenha a potência máxima de saída da fonte separada do consumo de eletricidade da instalação completa.
2. Providencie o circuito de água e mantenha a qualidade da água
O circuito de água abastece o stack e gerencia a circulação. A configuração de referência do manual do stack inclui um reservatório de água, bomba de circulação, sensores de nível de água e de condutividade e resina de purificação.
Cada componente tem uma função diferente. O reservatório armazena a água em circulação; a bomba a movimenta; o sensor de nível ajuda a identificar a falta de água; o sensor de condutividade verifica uma condição importante da qualidade da água. O sistema de tratamento deve manter o requisito de água de entrada especificado para o modelo escolhido.
Planeje tanto a água de enchimento inicial quanto a de reposição. Informe ao fornecedor a qualidade da água disponível no local e identifique os equipamentos de tratamento já instalados. A capacidade do reservatório, a seleção da bomba e a capacidade de tratamento devem seguir o stack escolhido e a programação de operação.
3. Separe a água do gás e defina a saída de hidrogênio
A separação gás-água trata a água líquida arrastada pelo gás. Os caminhos de hidrogênio e oxigênio do stack devem permanecer separados, cada um direcionado conforme o projeto do equipamento.
Um separador e um secador cumprem tarefas diferentes: a remoção da água líquida arrastada, por si só, não garante um ponto de orvalho especificado para o hidrogênio. Defina a qualidade do gás, o limite de umidade e a pressão exigidos pelo equipamento receptor para que seja possível identificar qualquer tratamento adicional.
Se a aplicação exigir secagem, compressão ou armazenamento, inclua esses itens separadamente no escopo do projeto. Não presuma sua inclusão a partir de uma vazão nominal de hidrogênio ou da presença de um separador gás-água.
4. Planeje como o calor será retirado do sistema
O resfriamento remove o calor gerado durante a operação e mantém o stack dentro da faixa de temperatura especificada. O circuito de água e os equipamentos de resfriamento precisam trabalhar em conjunto; a capacidade do reservatório de água, por si só, não descreve a capacidade de resfriamento.
Informe as horas diárias de operação previstas, se a operação será contínua ou intermitente e a temperatura no local de instalação. Essas condições ajudam a determinar uma configuração adequada para a remoção de calor e o espaço necessário. Use os limites de temperatura de operação do modelo escolhido ao desenvolver o sistema.
5. Coordene o monitoramento, a proteção e o controle
Os controles coordenam a fonte de corrente contínua, a circulação de água e o resfriamento. O monitoramento fornece as informações necessárias para operar o conjunto montado, incluindo nível, qualidade e temperatura da água, conforme especificado no projeto.
Defina quem fornece os sensores, o controlador e as funções de proteção e quem verifica seu funcionamento na instalação concluída. Uma lista de componentes é um ponto de partida; o projeto também precisa definir uma resposta acordada para condições como falta de água ou temperatura excessiva.
O que está incluído, é especificado à parte ou deve ser preparado no local?
Use esta lista para comparar o pedido de um stack isolado com o projeto completo. Os equipamentos auxiliares indicados como especificados à parte ainda precisam ser fornecidos quando sua função for necessária.
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Item |
Escopo de fornecimento do stack isolado |
Ação antes do pedido |
|---|---|---|
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Stack de eletrolisador PEM escolhido |
Incluído como o conjunto de stack encomendado |
Identifique o modelo exato e seus requisitos de operação. |
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Fonte de corrente contínua compatível |
Especificado à parte |
Inclua na cotação uma fonte acordada ou identifique a unidade compatível que o integrador fornecerá. |
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Reservatório, bomba e gerenciamento da qualidade da água |
Especificado à parte |
Defina o circuito de água, o tratamento e o monitoramento necessários para o stack escolhido. |
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Tratamento de gás e água |
Especificado à parte |
Defina caminhos separados para os gases e as condições exigidas na saída de hidrogênio. |
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Equipamentos de resfriamento |
Especificado à parte |
Adeque a configuração ao stack, à programação de operação e às condições de instalação. |
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Sensores, controlador e funções de proteção |
Especificado à parte |
Atribua as responsabilidades pelo fornecimento, pela integração e pela verificação. |
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Tubos, conexões, cabos e peças de montagem |
Especificados à parte para o projeto do stack |
Liste as interfaces necessárias e identifique cada acessório incluído. |
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Secagem, compressão ou armazenamento |
Conforme a aplicação; especificar à parte |
Acrescente apenas os equipamentos exigidos pelo processo a jusante. |
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Eletricidade no local, água conforme os requisitos e espaço de instalação |
Fornecimento pelo cliente/local de instalação |
Prepare as utilidades e o local exigidos pelo projeto acordado. |
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Instalação no local e equipamentos a jusante |
Escopo do cliente/integrador, salvo acordo em contrário |
Identifique quem conecta e verifica a instalação concluída. |
O que muda com um gerador completo de 3 L/min ou 7 L/min?
Os modelos MEHS-3000 e MEHS-7000 reúnem o eletrolisador, a fonte de corrente contínua, os equipamentos de gerenciamento de água, o separador gás-água, o resfriamento e os controles dentro da unidade. Os tubos externos de água e gás, as conexões e os cabos estão incluídos no fornecimento.
Para esses dois modelos, a preparação se concentra em alimentação elétrica adequada no local, água que atenda aos requisitos de operação, um local apropriado para instalação e a conexão com a aplicação que usará o hidrogênio. Escolha entre eles consultando as especificações e os manuais de operação do modelo de 3 L/min e do modelo de 7 L/min.
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