Laboratoř je vybavena technologickým zařízením pro elektrolytickou výrobu vodíku a zařízením pro jeho zpětnou konverzi na elektrickou energii pomocí palivových článků.
Palivové články slouží k výrobě stejnosměrné elektrické energie a tepla na principu přímé přeměny plynného paliva a okysličovadla na elektrickou energii při katalytickém procesu podporujícího nevýbušnou a nehořlavou slučovací reakci. Jakožto palivo bude využíván čistý plynný vodík s definovanou čistotou a parametry a jako okysličovadlo bude využíván vzduch.
Moduly palivových článků resp. „stacky“ palivových článků využívají takových chemický a fyzikálních procesů, které odpovídají technologii založené na bázi polymerních protonových membrán a pro tuto technologii budou jednotlivé „stacky“ palivových článků konstrukčně uzpůsobeny.
V laboratoři jsou instalovány moduly nízkoteplotních palivových článků, které lze dle ustáleného mezinárodního názvosloví zařadit do skupiny palivových článků označovaných jako Palivové články s protonovou membránou, z anglického originálu „Proton Exchange Membrane Fuel Cells“, běžně označovaných jako palivové články typu „PEM“ nebo „PEMFC“.
V laboratoři LVT jsou navrženy systémy distribuce a měření technických plynů pro umožnění připojení palivových článků o instalovaném výkonu cca 100 kWe.
Předpokládaná instalace, sloužící pro výzkumné účely CEETe, v počtu 5 modulů („stacků“) v primárně sériovém elektrickém zapojení, o celkovém instalovaném výstupním výkonu 50 kW, sloužící pro výrobu elektřiny (a tepla) z dodávaného plynného vodíku o stanovených parametrech.
Elektrický výkon je prostřednictvím vazebního výkonového měniče, který je umístěný v dozorně laboratoře vodíkových technologií, vyveden na sběrnici střídavého proudu na napěťové hladině 3 x 230/400 V určené i pro další technologické celky CEETe. Produkované teplo (až 80 kWt) je odváděno především skrze vodní chladicí okruh s demineralizovanou vodou, o teplotním spádu 65/60 °C, jež bude rozdělen tepelným výměníkem na dvě části, přičemž sekundární část bude již součástí systému využití odpadního tepla pro účely budovy.
Vstupními médii pro palivové články budou:
- zvlhčený reakční vzduch (až 5 x 500 Nl/min), dodávaný ze systému dodávky reakčního vzduchu dmychadly (kompresory),
- plynný vodík (až 5 x 200 Nl/min), uskladněný v prostoru venkovní plnicí vodíkové stanice.
Inertizace palivových článků se bude provádět plynným dusíkem.
Elektrolyzéry slouží k produkci plynného vodíku o definovaných parametrech a kvalitě dle níže uvedené specifikace. Elektrolyzéry jsou principiálně založeny na principu elektrolýzy vody nebo vhodného vodného elektrolytického roztoku prostřednictvím technologie pevných iontových polymerických membrán.
V laboratoři jsou navrženy systémy distribuce a měření technických plynů pro umožnění připojení dvou typů elektrolyzérů o instalovaném příkonu max. 85 kWe.
Elektrolyzéry typu AEM jsou instalovány v několika volně stojících v modulárních vozících.
Z jednotlivých výrobních bloků bude vyrobený plynný vodík odváděn prostřednictvím separátních tlakových hadic potřebného počtu odpovídajícím ekvivalentu produkce vodíku, tedy 4 Nm3/blok.
Provozní produkce vodíku těmito elektrolyzéry je předpokládána ve výši min. 1 Nm3/h, (max. 8 Nm3/h) při přetlaku 30 bar, přičemž do potrubní trasy odvodu produkovaného vodíku je vřazen systém úpravy fyzikálních parametrů vodíku – odloučení zbytkové vlhkosti. Médiem (elektrolytem) pro výrobu vodíku je roztok demineralizované vody s 1% obsahem K2CO3 + KHCO3.
Okruh elektrolytu, který plní účel chlazení i zásobování reakční vodou bude při provozu elektrolyzérů AEM automaticky doplňován v množství 4 l/h pro každý výrobní blok, tedy celkově až 8 l/h. Okruh elektrolytu zajišťuje odvod tepla z jednotek elektrolyzérů s hodnotou 12 kWt při dodržení teplotní spádu 45/40 °C. V přívodní větvi tohoto okruhu, situovaného z větší části o patro výše (místnost strojovny VZT), bude tepelný výměník napojený na centrální zdroj chladicí vody CEETe. Vratná větev (z výstupu elektrolyzérů), obsahující kromě elektrolytu i elektrolýzou produkovaný plynný kyslík v množství min. 2 Nm3/h (max. 4 Nm3/h), bude zaústěna do beztlaké expanzní nádoby, z níž bude nahromaděný kyslík spolu s v nádrži vznikající vodní mlhou ventilátorem aktivně odvětráván mimo budovu. V nádobě bude dále zabudován elektrický ohřev pro fázi spouštění elektrolyzérů. Jejich inertizace se bude provádět plynným dusíkem.
