Récemment, le gouvernement populaire du district de Lanshan, ville de Rizhao, a publié un avis public concernant l'examen proposé des documents d'évaluation de l'impact environnemental d'un projet de construction. Le projet expérimental de production d'hydrogène à partir d'eau de mer couplée thermiquement, combiné à l'extraction d'éléments stratégiques, de Shandong Rizhao Dawang Clean Energy Co., Ltd. est entré dans la phase d'avis public de l'EIE. Le projet a un investissement total de 10 millions de yuans et utilisera des bâtiments d'usine existants pour construire une plateforme expérimentale destinée à la recherche expérimentale sur le dessalement de l'eau de mer, l'électrolyse de l'eau de mer pour la production d'hydrogène, l'utilisation du couplage thermique et l'extraction d'éléments marins stratégiques.
Production annuelle de 10 000 Nm³ d'hydrogène, avec une capacité de conception de l'électrolyseur alcalin de 20 Nm³/h
Le projet est situé au nord de l'avenue Shugang et à l'ouest de la porte sud de Shangang dans le district de Lanshan, ville de Rizhao, couvrant une superficie d'environ 300 m². Il utilisera des bâtiments d'usine existants pour construire la plateforme expérimentale. Le principal produit de ce projet est l'hydrogène, produit par électrolyse alcaline de l'eau.La capacité de production d'hydrogène conçue est de 20 Nm³/h, avec une capacité annuelle d'environ 10 000 Nm³. La production annuelle d'hydrogène est de 10 000 Nm³, avec une fraction volumique ≥ 99,99 %, qualité supérieure, et sans installations de stockage ; il est directement évacué. La production annuelle d'oxygène est de 5 000 Nm³, sans installations de stockage ; il est directement évacué.
Le projet n'implique ni production industrielle ni production commerciale, et ce n'est pas un projet à l'échelle pilote. Grâce à des expériences systématiques, il explore et teste les effets des facteurs expérimentaux et des conditions de fonctionnement sur le dessalement de l'eau de mer, la production d'hydrogène et la qualité de l'eau à haute valeur ajoutée, identifie les paramètres de procédé optimaux et les mécanismes de fonctionnement, obtient les paramètres d'équipement pour un fonctionnement stable, et fournit une base théorique solide et un support technique pour la construction ultérieure d'une base pilote pour le développement et l'utilisation des ressources marines stratégiques et les applications d'ingénierie. L'installation fonctionne 504 heures par an, le reste du temps étant en état d'arrêt et de maintenance. Le projet est conçu pour fonctionner pendant 5 ans.
Système de couplage thermique + criblage de l'eau de mer pour réaliser la récupération et l'utilisation de la chaleur résiduelle à basse température
En termes de procédé, le projet adopte un système de couplage thermique pour récupérer et utiliser la « chaleur résiduelle à basse température » (généralement 80-90 °C) générée lorsque 30 % de l'énergie de fonctionnement de l'électrolyseur est convertie en chaleur, fournissant la vapeur requise pour le système de criblage de l'eau de mer. Le système de criblage de l’eau de mer utilise la vapeur produite par couplage thermique pour prétraiter l’eau de mer naturelle. L’eau douce issue de la distillation à basse température entre dans le système de production d’hydrogène par électrolyse via des canalisations, et les solides dissous totaux dans l’eau de mer concentrée sont maintenus sous 110 g/L, avec recyclage et sans rejet externe.
Le système alcalin de production d’hydrogène comprend une unité, utilisant une solution d’hydroxyde de potassium à 30 % comme électrolyte alcalin. L’eau douce produite par le criblage de l’eau de mer est électrolysée pour générer de l’hydrogène et de l’oxygène. La solution alcaline passe par un système de séparation gaz-liquide vers le système de couplage thermique, est concentrée dans un réservoir de vaporisation instantanée, puis recyclée, avec un appoint approprié selon les mesures annuelles de densité.
En outre, le projet est équipé de deux systèmes de production d’hydrogène par électrolyse PEM (un de 2 Nm³ et un de 8 Nm³), qui utilisent l’eau de haute valeur produite par vaporisation instantanée et des membranes échangeuses de protons solides (sans alcali) pour générer de l’hydrogène et de l’oxygène par électrolyse. La durée de vie de remplacement de la membrane échangeuse de protons est de 1 000 heures. Le projet fonctionne 504 heures par an, et aucun remplacement n’est nécessaire pendant le fonctionnement. L’unité de distillation intelligente, sous vide et pression réduite, utilise un système de colonne de distillation à quatre étages pour l’échange thermique à contre-courant vapeur-liquide, produisant environ 1,2 kg d’eau de haute valeur par mois.
Équipement expérimental développé en interne, avec un investissement total de 10 millions de yuans
Les principaux équipements expérimentaux du projet comprennent une unité de traitement de l’eau de mer, une unité de couplage thermique, une unité de production d’hydrogène alcaline, une unité de production d’hydrogène PEM et une unité de distillation intelligente, toutes développées en interne. Le projet compte 10 personnes, travaillant 504 heures par an, soit environ 21 jours, avec un horaire de 24 heures, en 3 équipes de 8 heures par jour.
En ce qui concerne les principales matières premières et auxiliaires et la consommation d’énergie, la consommation annuelle comprend 2 m³ d’eau de mer (recyclée), 24 m³ d’eau douce, 0,01 t de KOH, 50 000 kWh d’électricité, 10 m³ d’azote et 1 m³ d’eau pure (autoproduite).
L’avancement de ce projet explore une nouvelle voie pour l’application technique du couplage du dessalement de l’eau de mer et de la production d’hydrogène par électrolyse, et fournit également un support expérimental pour l’utilisation intégrée des ressources marines stratégiques.
