ক্ষারীয় তড়িৎ বিশ্লেষণ জল ব্যবস্থার বিস্তারিত ব্যাখ্যা

তড়িৎ বিশ্লেষকহাইড্রোজেনউৎপাদন ইউনিটে জল তড়িৎ বিশ্লেষণের একটি সম্পূর্ণ সেট অন্তর্ভুক্ত রয়েছেহাইড্রোজেনউৎপাদন সরঞ্জাম, যার মধ্যে রয়েছে প্রধান সরঞ্জাম:

১. তড়িৎ বিশ্লেষক কোষ

2. গ্যাস তরল বিচ্ছেদ ডিভাইস

৩. শুকানো এবং পরিশোধন ব্যবস্থা

৪. বৈদ্যুতিক অংশের মধ্যে রয়েছে: ট্রান্সফরমার, রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেট, পিএলসি কন্ট্রোল ক্যাবিনেট, ইন্সট্রুমেন্ট ক্যাবিনেট, ডিস্ট্রিবিউশন ক্যাবিনেট, উপরের কম্পিউটার ইত্যাদি।

৫. সহায়ক ব্যবস্থার মধ্যে প্রধানত রয়েছে: ক্ষারীয় দ্রবণ ট্যাঙ্ক, কাঁচামালের জলের ট্যাঙ্ক, মেক-আপ জল পাম্প, নাইট্রোজেন সিলিন্ডার/বাসবার, ইত্যাদি। ৬. সরঞ্জামের সামগ্রিক সহায়ক ব্যবস্থার মধ্যে রয়েছে: বিশুদ্ধ জলের মেশিন, চিলার টাওয়ার, চিলার, এয়ার কম্প্রেসার ইত্যাদি।

হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন কুলার, এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার নিয়ন্ত্রণে পাঠানোর আগে একটি ড্রিপ ট্র্যাপ দ্বারা জল সংগ্রহ করা হয়; ইলেক্ট্রোলাইটটি এর মধ্য দিয়ে যায়হাইড্রোজেনএবং অক্সিজেন ক্ষার ফিল্টার, হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন ক্ষার কুলার যথাক্রমে সঞ্চালন পাম্পের ক্রিয়ায়, এবং তারপর আরও তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য তড়িৎ বিশ্লেষক কোষে ফিরে আসে।

সিস্টেমের চাপ চাপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এবং ডিফারেনশিয়াল চাপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যাতে প্রবাহিত প্রক্রিয়া এবং সঞ্চয়ের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা যায়।

জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে উৎপাদিত হাইড্রোজেনের সুবিধা হল উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং কম অমেধ্য। সাধারণত, জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে উৎপাদিত হাইড্রোজেন গ্যাসের অমেধ্য কেবল অক্সিজেন এবং জল, অন্য কোনও উপাদান থাকে না (যা নির্দিষ্ট অনুঘটকের বিষক্রিয়া এড়াতে পারে)। এটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপাদনের সুবিধা প্রদান করে এবং বিশুদ্ধ গ্যাস ইলেকট্রনিক গ্রেড শিল্প গ্যাসের মান পূরণ করতে পারে।

হাইড্রোজেন উৎপাদন ইউনিট দ্বারা উৎপাদিত হাইড্রোজেন একটি বাফার ট্যাঙ্কের মধ্য দিয়ে যায় যাতে সিস্টেমের কাজের চাপ স্থিতিশীল হয় এবং হাইড্রোজেন থেকে মুক্ত জল আরও অপসারণ করা হয়।

হাইড্রোজেন পরিশোধন যন্ত্রে প্রবেশের পর, জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে উৎপাদিত হাইড্রোজেনকে আরও বিশুদ্ধ করা হয়, অনুঘটক বিক্রিয়া এবং আণবিক চালনী শোষণের নীতি ব্যবহার করে হাইড্রোজেন থেকে অক্সিজেন, জল এবং অন্যান্য অমেধ্য অপসারণ করা হয়।

এই সরঞ্জামগুলি প্রকৃত পরিস্থিতি অনুসারে একটি স্বয়ংক্রিয় হাইড্রোজেন উৎপাদন সমন্বয় ব্যবস্থা স্থাপন করতে পারে। গ্যাস লোডের পরিবর্তন হাইড্রোজেন স্টোরেজ ট্যাঙ্কের চাপে ওঠানামা করবে। স্টোরেজ ট্যাঙ্কে স্থাপিত চাপ ট্রান্সমিটারটি মূল সেট মানের সাথে তুলনা করার জন্য PLC-তে 4-20mA সংকেত আউটপুট করবে এবং বিপরীত রূপান্তর এবং PID গণনার পরে, তড়িৎ বিশ্লেষণের স্রোতের আকার সামঞ্জস্য করার জন্য রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেটে 20-4mA সংকেত আউটপুট করবে, যার ফলে হাইড্রোজেন লোডের পরিবর্তন অনুসারে হাইড্রোজেন উৎপাদনের স্বয়ংক্রিয় সমন্বয়ের উদ্দেশ্য অর্জন করা হবে।

জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেন উৎপাদন প্রক্রিয়ার একমাত্র বিক্রিয়া হল জল (H2O), যা জল পুনঃপূরণ পাম্পের মাধ্যমে ক্রমাগত কাঁচা জল সরবরাহ করতে হয়। পুনঃপূরণ অবস্থান হাইড্রোজেন বা অক্সিজেন বিভাজকের উপর অবস্থিত। এছাড়াও, সিস্টেম থেকে বেরিয়ে যাওয়ার সময় হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনকে অল্প পরিমাণে জল গ্রহণ করতে হয়। কম জল গ্রহণকারী সরঞ্জামগুলি 1L/Nm ³ H2 গ্রহণ করতে পারে, যখন বড় সরঞ্জামগুলি এটি 0.9L/Nm ³ H2 এ কমাতে পারে। সিস্টেমটি ক্রমাগত কাঁচা জল পুনঃপূরণ করে, যা ক্ষারীয় তরল স্তর এবং ঘনত্বের স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে। এটি ক্ষারীয় দ্রবণের ঘনত্ব বজায় রাখার জন্য সময়মত বিক্রিয়াকৃত জল পুনঃপূরণ করতে পারে।

1. ট্রান্সফরমার রেক্টিফায়ার সিস্টেম

এই সিস্টেমে মূলত দুটি ডিভাইস থাকে, একটি ট্রান্সফরমার এবং একটি রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেট। এর প্রধান কাজ হল ফ্রন্ট-এন্ড মালিক কর্তৃক প্রদত্ত 10/35KV AC পাওয়ারকে ইলেক্ট্রোলাইটিক সেলের জন্য প্রয়োজনীয় ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করা এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক সেলকে ডিসি পাওয়ার সরবরাহ করা। সরবরাহকৃত পাওয়ারের একটি অংশ সরাসরি জলের অণুগুলিকে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে পচানোর জন্য ব্যবহৃত হয় এবং অন্য অংশ তাপ উৎপন্ন করে, যা ক্ষারীয় কুলার দ্বারা শীতল জলের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়।

বেশিরভাগ ট্রান্সফরমার তেল ধরণের। যদি ঘরের ভিতরে বা পাত্রের ভিতরে রাখা হয়, তাহলে শুষ্ক ধরণের ট্রান্সফরমার ব্যবহার করা যেতে পারে। ইলেক্ট্রোলাইটিক জল হাইড্রোজেন উৎপাদন সরঞ্জামের জন্য ব্যবহৃত ট্রান্সফরমারগুলি হল বিশেষ ট্রান্সফরমার যা প্রতিটি ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষের তথ্য অনুসারে মেলাতে হয়, তাই এগুলি কাস্টমাইজড সরঞ্জাম।

বর্তমানে, সর্বাধিক ব্যবহৃত রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেট হল থাইরিস্টর ধরণের, যা দীর্ঘ ব্যবহারের সময়, উচ্চ স্থায়িত্ব এবং কম দামের কারণে সরঞ্জাম নির্মাতারা দ্বারা সমর্থিত। তবে, বৃহৎ আকারের সরঞ্জামগুলিকে ফ্রন্ট-এন্ড পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার প্রয়োজনীয়তার কারণে, থাইরিস্টর রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেটের রূপান্তর দক্ষতা তুলনামূলকভাবে কম। বর্তমানে, বিভিন্ন রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেট নির্মাতারা নতুন IGBT রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেট গ্রহণ করার চেষ্টা করছেন। IGBT ইতিমধ্যেই বায়ু শক্তির মতো অন্যান্য শিল্পে খুব সাধারণ, এবং এটি বিশ্বাস করা হয় যে ভবিষ্যতে IGBT রেক্টিফায়ার ক্যাবিনেটের উল্লেখযোগ্য বিকাশ ঘটবে।

1. বিতরণ ক্যাবিনেট সিস্টেম

ডিস্ট্রিবিউশন ক্যাবিনেটটি মূলত ইলেক্ট্রোলাইটিক ওয়াটার হাইড্রোজেন উৎপাদন সরঞ্জামের পিছনে হাইড্রোজেন অক্সিজেন বিচ্ছেদ এবং পরিশোধন ব্যবস্থায় মোটর সহ বিভিন্ন উপাদানে বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে 400V বা সাধারণত 380V সরঞ্জাম হিসাবে পরিচিত। সরঞ্জামগুলিতে হাইড্রোজেন অক্সিজেন বিচ্ছেদ কাঠামোতে ক্ষারীয় সঞ্চালন পাম্প এবং সহায়ক সিস্টেমে মেক-আপ ওয়াটার পাম্প অন্তর্ভুক্ত রয়েছে; শুকানোর এবং পরিশোধন ব্যবস্থায় গরম করার তারের জন্য বিদ্যুৎ সরবরাহ, সেইসাথে সমগ্র সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় সহায়ক সিস্টেম যেমন বিশুদ্ধ জল মেশিন, চিলার, এয়ার কম্প্রেসার, কুলিং টাওয়ার এবং ব্যাক-এন্ড হাইড্রোজেন কম্প্রেসার, হাইড্রোজেনেশন মেশিন ইত্যাদি, আলো, পর্যবেক্ষণ এবং অন্যান্য সিস্টেমের জন্য বিদ্যুৎ সরবরাহও অন্তর্ভুক্ত করে।

1. Cভূমিকাl সিস্টেম

নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাটি পিএলসি স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ প্রয়োগ করে। পিএলসি সাধারণত সিমেন্স ১২০০ বা ১৫০০ গ্রহণ করে এবং এটি একটি মানব-মেশিন ইন্টারঅ্যাকশন ইন্টারফেস টাচ স্ক্রিন দিয়ে সজ্জিত। সরঞ্জামের প্রতিটি সিস্টেমের অপারেশন এবং প্যারামিটার প্রদর্শনের পাশাপাশি নিয়ন্ত্রণ যুক্তি প্রদর্শন টাচ স্ক্রিনে উপলব্ধি করা হয়।

৫. ক্ষারীয় দ্রবণ সঞ্চালন ব্যবস্থা

এই সিস্টেমে মূলত নিম্নলিখিত প্রধান সরঞ্জামগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

হাইড্রোজেন অক্সিজেন বিভাজক - ক্ষারীয় দ্রবণ সঞ্চালন পাম্প - ভালভ - ক্ষারীয় দ্রবণ ফিল্টার - ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ

মূল প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ: হাইড্রোজেন অক্সিজেন বিভাজকটিতে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের সাথে মিশ্রিত ক্ষারীয় দ্রবণটি গ্যাস-তরল বিভাজক দ্বারা পৃথক করা হয় এবং ক্ষারীয় দ্রবণ সঞ্চালন পাম্পে রিফ্লাক্স করা হয়। হাইড্রোজেন বিভাজক এবং অক্সিজেন বিভাজক এখানে সংযুক্ত থাকে এবং ক্ষারীয় দ্রবণ সঞ্চালন পাম্প রিফ্লাক্স করা ক্ষারীয় দ্রবণটিকে ভালভ এবং ক্ষারীয় দ্রবণ ফিল্টারে সঞ্চালন করে। ফিল্টারটি বড় অমেধ্য ফিল্টার করার পরে, ক্ষারীয় দ্রবণটি ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষের ভিতরে সঞ্চালিত হয়।

৬. হাইড্রোজেন সিস্টেম

ক্যাথোড ইলেকট্রোডের দিক থেকে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয় এবং ক্ষারীয় দ্রবণ সঞ্চালন ব্যবস্থার সাথে বিভাজক পর্যন্ত পৌঁছায়। বিভাজকের ভিতরে, হাইড্রোজেন গ্যাস তুলনামূলকভাবে হালকা এবং প্রাকৃতিকভাবে ক্ষারীয় দ্রবণ থেকে পৃথক হয়ে বিভাজকের উপরের অংশে পৌঁছায়। তারপর, এটি আরও পৃথকীকরণের জন্য পাইপলাইনের মধ্য দিয়ে যায়, ঠান্ডা জল দ্বারা ঠান্ডা করা হয় এবং একটি ড্রিপ ক্যাচার দ্বারা সংগ্রহ করা হয় যাতে প্রায় 99% বিশুদ্ধতা অর্জন করা যায় এবং ব্যাক-এন্ড শুকানোর এবং পরিশোধন ব্যবস্থায় পৌঁছায়।

উচ্ছেদ: হাইড্রোজেন গ্যাস উচ্ছেদ মূলত স্টার্ট-আপ এবং শাটডাউন সময়কালে, অস্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপের সময়, অথবা যখন বিশুদ্ধতা মান পূরণ করে না, সেইসাথে সমস্যা সমাধানের জন্য ব্যবহৃত হয়।

৭. অক্সিজেন সিস্টেম

অক্সিজেনের পথ হাইড্রোজেনের মতোই, তবে এটি বিভিন্ন বিভাজক ব্যবহার করে পরিচালিত হয়।

খালি করা: বর্তমানে, বেশিরভাগ প্রকল্পে অক্সিজেন খালি করার পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

ব্যবহার: অক্সিজেনের ব্যবহার মূল্য কেবলমাত্র বিশেষ প্রকল্পগুলিতে অর্থবহ, যেমন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যেখানে হাইড্রোজেন এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা অক্সিজেন উভয়ই ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন ফাইবার অপটিক নির্মাতারা। এমন কিছু বৃহৎ প্রকল্পও রয়েছে যেখানে অক্সিজেন ব্যবহারের জন্য স্থান সংরক্ষিত রয়েছে। ব্যাকএন্ড অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতিগুলি শুকানোর এবং পরিশোধনের পরে তরল অক্সিজেন উৎপাদনের জন্য, অথবা বিচ্ছুরণ ব্যবস্থার মাধ্যমে চিকিৎসা অক্সিজেনের জন্য। তবে, এই ব্যবহারের পরিস্থিতিগুলির নির্ভুলতা এখনও আরও নিশ্চিতকরণের প্রয়োজন।

৮. কুলিং ওয়াটার সিস্টেম

পানির তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া একটি এন্ডোথার্মিক বিক্রিয়া, এবং হাইড্রোজেন উৎপাদন প্রক্রিয়ায় বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করতে হবে। তবে, জল তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত বৈদ্যুতিক শক্তি জল তড়িৎ বিশ্লেষণ বিক্রিয়ার তাত্ত্বিক তাপ শোষণকে ছাড়িয়ে যায়। অন্য কথায়, তড়িৎ বিশ্লেষণ কোষে ব্যবহৃত বিদ্যুতের একটি অংশ তাপে রূপান্তরিত হয়, যা মূলত শুরুতে ক্ষারীয় দ্রবণ সঞ্চালন ব্যবস্থাকে উত্তপ্ত করতে ব্যবহৃত হয়, যা ক্ষারীয় দ্রবণের তাপমাত্রাকে সরঞ্জামের জন্য প্রয়োজনীয় তাপমাত্রার পরিসরে 90 ± 5 ℃ পর্যন্ত বাড়িয়ে দেয়। যদি তড়িৎ বিশ্লেষণ কোষটি নির্ধারিত তাপমাত্রায় পৌঁছানোর পরেও কাজ করতে থাকে, তাহলে তড়িৎ বিশ্লেষণ বিক্রিয়া অঞ্চলের স্বাভাবিক তাপমাত্রা বজায় রাখার জন্য উৎপন্ন তাপকে জল ঠান্ডা করে বহন করতে হবে। তড়িৎ বিশ্লেষণ বিক্রিয়া অঞ্চলে উচ্চ তাপমাত্রা শক্তি খরচ কমাতে পারে, তবে তাপমাত্রা খুব বেশি হলে, তড়িৎ বিশ্লেষণ চেম্বারের ডায়াফ্রাম ক্ষতিগ্রস্ত হবে, যা সরঞ্জামের দীর্ঘমেয়াদী পরিচালনার জন্যও ক্ষতিকর হবে।

এই ডিভাইসের জন্য সর্বোত্তম অপারেটিং তাপমাত্রা 95 ℃ এর বেশি বজায় রাখা প্রয়োজন। এছাড়াও, উৎপন্ন হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনকেও ঠান্ডা এবং আর্দ্রতামুক্ত করতে হবে এবং জল-ঠান্ডা থাইরিস্টর রেক্টিফায়ার ডিভাইসটি প্রয়োজনীয় শীতল পাইপলাইন দিয়ে সজ্জিত।

বৃহৎ যন্ত্রপাতির পাম্প বডিতেও শীতল জলের অংশগ্রহণ প্রয়োজন।

1. নাইট্রোজেন ভর্তি এবং নাইট্রোজেন পরিশোধন ব্যবস্থা

ডিভাইসটি ডিবাগিং এবং পরিচালনা করার আগে, সিস্টেমে একটি নাইট্রোজেন টাইটনেস পরীক্ষা করা উচিত। স্বাভাবিক স্টার্টআপের আগে, হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের উভয় পাশে গ্যাস ফেজ স্পেসে থাকা গ্যাসটি দাহ্য এবং বিস্ফোরক পরিসর থেকে অনেক দূরে রয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য সিস্টেমের গ্যাস ফেজটি নাইট্রোজেন দিয়ে পরিষ্কার করা প্রয়োজন।

যন্ত্রপাতি বন্ধ করার পর, নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা স্বয়ংক্রিয়ভাবে চাপ বজায় রাখবে এবং সিস্টেমের ভিতরে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন ধরে রাখবে। যদি শুরুর সময় চাপ এখনও বিদ্যমান থাকে, তাহলে কোনও শুদ্ধকরণের পদক্ষেপ নেওয়ার প্রয়োজন নেই। তবে, যদি চাপ সম্পূর্ণরূপে উপশম হয়, তাহলে আবার নাইট্রোজেন শুদ্ধকরণের পদক্ষেপ নিতে হবে।

1. হাইড্রোজেন শুকানোর (পরিশোধন) ব্যবস্থা (ঐচ্ছিক)

জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ থেকে প্রস্তুত হাইড্রোজেন গ্যাস একটি সমান্তরাল ড্রায়ার দ্বারা আর্দ্রতামুক্ত করা হয় এবং অবশেষে একটি সিন্টারযুক্ত নিকেল টিউব ফিল্টার দ্বারা শুদ্ধ করে শুষ্ক হাইড্রোজেন গ্যাস পাওয়া যায়। পণ্য হাইড্রোজেনের জন্য ব্যবহারকারীর প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, সিস্টেমটি একটি পরিশোধন যন্ত্র যুক্ত করতে পারে, যা পরিশোধনের জন্য প্যালাডিয়াম প্ল্যাটিনাম বাইমেটালিক অনুঘটক ডিঅক্সিজেনেশন ব্যবহার করে।

জল তড়িৎ বিশ্লেষণ হাইড্রোজেন উৎপাদন ইউনিট দ্বারা উৎপাদিত হাইড্রোজেন একটি বাফার ট্যাঙ্কের মাধ্যমে হাইড্রোজেন পরিশোধন ইউনিটে পাঠানো হয়।

হাইড্রোজেন গ্যাস প্রথমে একটি ডিঅক্সিজেনেশন টাওয়ারের মধ্য দিয়ে যায় এবং একটি অনুঘটকের ক্রিয়ায়, হাইড্রোজেন গ্যাসের অক্সিজেন হাইড্রোজেন গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে জল তৈরি করে।

বিক্রিয়া সূত্র: 2H2+O2 2H2O।

তারপর, হাইড্রোজেন গ্যাস একটি হাইড্রোজেন কনডেন্সারের মধ্য দিয়ে যায় (যা গ্যাসকে ঠান্ডা করে জলীয় বাষ্পকে পানিতে ঘনীভূত করে, যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে একটি সংগ্রাহকের মাধ্যমে সিস্টেমের বাইরে নির্গত হয়) এবং শোষণ টাওয়ারে প্রবেশ করে।