Recentemente, o Governo Popular do Distrito de Lanshan, na cidade de Rizhao, divulgou um aviso público para a proposta de revisão dos documentos de avaliação de impacto ambiental de um projeto de construção. O projeto experimental de produção de hidrogênio a partir de água do mar com acoplamento térmico, combinado com a extração de elementos estratégicos, da Shandong Rizhao Dawang Clean Energy Co., Ltd. entrou na fase de aviso público do EIA. O projeto tem um investimento total de 10 milhões de yuans e utilizará edifícios industriais existentes para construir uma plataforma experimental destinada à pesquisa experimental em dessalinização de água do mar, eletrólise da água do mar para produção de hidrogênio, utilização de acoplamento de energia térmica e extração de elementos marinhos estratégicos.
Produção anual de 10.000 Nm³ de hidrogênio, com capacidade projetada do eletrolisador alcalino de 20 Nm³/h
O projeto está localizado ao norte da Avenida Shugang e a oeste do portão sul de Shangang, no Distrito de Lanshan, cidade de Rizhao, ocupando uma área de aproximadamente 300 m². Serão utilizados edifícios industriais existentes para construir a plataforma experimental. O principal produto deste projeto é o hidrogênio, produzido por eletrólise alcalina da água.A capacidade projetada de produção de hidrogênio é de 20 Nm³/h, com capacidade anual de aproximadamente 10.000 Nm³. A produção anual de hidrogênio é de 10.000 Nm³, com fração volumétrica ≥99,99%, grau premium, sem instalações de armazenamento; é liberado diretamente. A produção anual de oxigênio é de 5.000 Nm³, sem instalações de armazenamento; é liberado diretamente.
O projeto não envolve produção industrial nem saída de produtos comerciais, tampouco é um projeto em escala piloto. Por meio de experimentos sistemáticos, explora e testa os efeitos dos fatores experimentais e das condições operacionais na dessalinização da água do mar, na produção de hidrogênio e na qualidade da água de alto valor, identifica parâmetros de processo e mecanismos operacionais ideais, obtém parâmetros de equipamentos para operação estável e fornece uma base teórica sólida e suporte técnico para a subsequente construção de uma base piloto para o desenvolvimento e utilização de recursos marinhos estratégicos e aplicações de engenharia. A instalação opera 504 horas por ano, permanecendo o restante do tempo em estado de desligamento e manutenção. O projeto foi concebido para operar por 5 anos.
Sistema de acoplamento térmico + triagem de água do mar para recuperação e utilização de calor residual de baixo grau
Em termos de processo, o projeto adota um sistema de acoplamento térmico para recuperar e utilizar o "calor residual de baixo grau" (tipicamente 80-90°C) gerado quando 30% da energia operacional do eletrolisador é convertida em calor, fornecendo o vapor necessário para o sistema de triagem de água do mar. O sistema de triagem de água do mar utiliza o vapor gerado pelo acoplamento térmico para pré-tratar a água do mar natural. A água doce produzida por destilação a baixa temperatura entra no sistema de produção de hidrogênio por eletrólise através de tubulações, e os sólidos dissolvidos totais na água do mar concentrada são controlados dentro de 110 g/L, com reciclagem e sem descarga externa.
O sistema alcalino de produção de hidrogênio é equipado com uma unidade, usando solução de hidróxido de potássio a 30% como eletrólito alcalino. A água doce produzida pela triagem de água do mar é eletrolisada para gerar hidrogênio e oxigênio. A solução alcalina passa por um sistema de separação gás-líquido para o sistema de acoplamento térmico, é concentrada em um tanque de evaporação instantânea e é reciclada, com reposição adequada com base em medições anuais de densidade.
Além disso, o projeto é equipado com dois sistemas de produção de hidrogênio por eletrólise PEM (um de 2 Nm³ e um de 8 Nm³), que usam água de alto valor produzida por evaporação instantânea e membranas de troca de prótons sólidas (sem álcalis) para gerar hidrogênio e oxigênio por eletrólise. A vida útil de substituição da membrana de troca de prótons é de 1.000 horas. O projeto opera 504 horas por ano, e nenhuma substituição é necessária durante a operação. A unidade de destilação inteligente, sob condições de vácuo e pressão reduzida, usa um sistema de coluna de destilação de quatro estágios para troca de calor em contracorrente vapor-líquido, produzindo aproximadamente 1,2 kg de água de alto valor por mês.
Equipamento experimental autodesenvolvido, com investimento total de 10 milhões de yuans
O principal equipamento experimental do projeto inclui uma unidade de tratamento de água do mar, unidade de acoplamento térmico, unidade de produção de hidrogênio alcalino, unidade de produção de hidrogênio PEM e unidade de destilação inteligente, todos autodesenvolvidos. O projeto tem uma equipe de 10 pessoas, trabalhando 504 horas por ano, aproximadamente 21 dias, com um cronograma de trabalho de 24 horas, 3 turnos e 8 horas por dia.
Em termos de principais matérias-primas e materiais auxiliares e consumo de energia, o consumo anual inclui 2 m³ de água do mar (reciclada), 24 m³ de água doce, 0,01 t de KOH, 50.000 kWh de eletricidade, 10 m³ de nitrogênio e 1 m³ de água pura (autoproduzida).
O avanço deste projeto explora um novo caminho para a aplicação de engenharia da tecnologia acoplada de dessalinização de água do mar e produção de hidrogênio por eletrólise, e também fornece suporte experimental para a utilização abrangente de recursos marinhos estratégicos.
