ET 282 Industriële elektrolyser voor H2 (PEM)

Beschrijving

In energievoorzieningssystemen met een overschot aan elektrische energie uit hernieuwbare bronnen kan waterstof kosteneffectief worden geproduceerd door elektrolyse en later dienen als energiereserve wanneer dat nodig is. PEM-elektrolyse is een veelgebruikt elektrochemisch proces voor de productie van waterstof in de industrie. Het protonuitwisselingsmembraan wordt gebruikt om water (H2O) te splitsen in waterstof (H2) en zuurstof (O2).

De ET 282 trainer bevat alle componenten die nodig zijn om de waterstofproductie op industriële schaal te onderzoeken. De typische procesfasen zijn onderverdeeld in: waterbehandeling, waterstofproductie en waterstofbehandeling en -opslag.

Waterbehandeling maakt gebruik van een ionenwisselaar om ultrapuur water voor het proces te produceren. Waterstof wordt geproduceerd in een PEM-elektrolyser, die wordt gevoed via een elektrische gelijkspanningsbron.

De waterstof, die sterk verzadigd is met water, wordt vervolgens behandeld met waterafscheiders, een koelgedeelte en een droogunit voor tussentijdse opslag in een buffertank. De waterstof uit de buffertank kan in een gasfles worden gevuld voor verder gebruik. Ongebruikte of overtollige waterstof wordt veilig vrijgegeven via een ontluchtingsleiding.

Twee adsorberfilters zijn parallel geïnstalleerd voor het onderhoud van de droogeenheid. De resterende levensduur van de filters wordt geregistreerd en weergegeven.

De experimentele installatie wordt bestuurd en bediend via GENT-software (externe pc vereist). Niveau, temperatuur en geleidbaarheid van ultrapuur water worden bewaakt. De gemeten waarden voor waterstofdebiet, temperatuur en druk, evenals stroom en spanning op de elektrolyser worden ook geregistreerd. De GUNT software wordt gebruikt om de energiebalans te analyseren.

Functies

• PEM-elektrolyse voor waterstofproductie
• Alle procesfasen op industriële schaal
• waterbehandeling en monitoring van de geleidbaarheid
• systeembesturing en acquisitie van procesgegevens via GUNT-software

Leerdoelen/experimenten

• Omzetting van elektrische energie in chemische energie (waterstof) op industriële schaal
• Functie en ontwerp van een elektrolysesysteem met typische componenten
• productie van H2 door middel van PEM-elektrolyser
• relaties tussen bedrijfsparameters van de elektrolyser
• Factoren die de prestaties van de elektrolyser beïnvloeden
• Registratie en visualisatie van alle relevante kenmerken
• Berekening van relevante parameters
• Bepaling van de energiebalans

Omvang van de levering

experimentele installatie, H2 gasfles, GUNT software, online toegang tot het GUNT Media Center, set instructiemateriaal

Specification

1. PEM electrolysis for hydrogen production on an industrial scale
2. water treatment: ion exchanger and tank for treated water (ultrapure water); monitoring of temperature, conductivity and fill level
3. H2 production in the PEM electrolyser with monitoring of the single cell voltage
4. DC voltage source for electrical supply
5. H2 treatment: water separator with gas cooling and exchangeable drying units with recording of the remaining useful life
6. intermediate storage of the H2
7. recording of H2 flow rate and pressure as well as current, voltage at the electrolyser
8. modern, digital system control and data acquisition via GUNT software
9. multimedia instructional materials online in GUNT Media Center

Technical data

Electrolyser (PEM technology) with 18 cells

• stacking voltage 26…39V
• max. hydrogen production: 1m3/h
• max. oxygen production: 0,5m3/h
• max. pressure: 40bar
• min. water flow rate: 480L/h
• water quality: DIN ISO3696 type 1
• operating temperature: 65…80°C
• electrical connection power: 0,2…6kW

DC power supply

• voltage: 0..80V
• current: 0..150A
• power: max. 5kW

Ion exchanger, capacity: 2000L

• power: max. 450L/h
• pressure: max. 10bar

Buffer tank: volume: 1L, max. pressure: 125bar

Measuring ranges

• current: 0…150A
• voltage: 0…80V
• conductivity: 0…100µS/cm
• flow rate: H2 0,2…20NL/min
• pressure: 0…50mbar, 0…40bar

400V, 50Hz, 3 phases; 400V, 60Hz, 3 phases