Производство на водород чрез електролиза на вода — технология и оборудване

Електролизата на водата е физико -химичен процес, при който водата се разлага на кислород и водород под въздействието на постоянен електрически ток. Постоянното напрежение за клетката се получава, като правило, чрез коригиране на трифазен променлив ток. В електролитна клетка дестилирана вода се подлага на електролиза, докато химическата реакция протича по следната добре известна схема: 2H2O + енергия -> 2H2 + O2.

В резултат на разделянето на водните молекули на части се получава водород по обем два пъти повече от кислорода. Газовете в инсталацията се дехидратират и охлаждат преди употреба. Изходните тръби на устройството винаги са защитени с възвратни клапани, за да се предотвратят пожари.

Самата конструкция е направена от стоманени тръби и дебели стоманени листове, което придава на цялата конструкция висока твърдост и механична якост. Резервоарите за газ задължително се тестват под налягане.

Електронният блок на устройството контролира всички етапи от производствения процес и позволява на оператора да следи параметрите на панела и на манометрите, което гарантира безопасността. Ефективността на електролизата е такава, че около 500 куб. М от двата газа се получава от 500 ml вода на цена от около 4 kW / h електрическа енергия.

В сравнение с други методи за производство на водород, водната електролиза има редица предимства. Първо се използват наличните суровини — деминерализирана вода и електричество. Второ, няма замърсяващи емисии по време на производството. Трето, процесът е напълно автоматизиран. И накрая, продукцията е доста чист (99,99%) продукт.

Следователно електролизните инсталации и полученият от тях водород днес се използват в много индустрии: в химически синтез, при термична обработка на метали, в производството на растителни масла, в стъклената промишленост, в електрониката, в охладителни системи в електроенергията и т.н.

Инсталацията за електролиза е подредена, както следва. Отвън е таблото за управление на водородния генератор. Освен това са монтирани токоизправител, трансформатор, разпределителна уредба, деминерализирана водна система и блок за нейното попълване.

В електролитната клетка водородът се произвежда от страната на катодната плоча, а кислородът се произвежда от анодната страна. Тук газовете напускат клетката. Те се отделят и подават в сепаратор, след това се охлаждат с деминерализирана вода, след което се отделят чрез тежест от течната фаза. Водородът се изпраща в скрубер, където капчиците течност се отстраняват от газа и се охлаждат в намотка.

Накрая водородът се филтрира (филтър в горната част на сепаратора), където водните капчици се елиминират напълно, и влиза в сушилната камера. Кислородът обикновено се насочва към атмосферата. Деминерализираната вода се изпомпва в шайбата.

Тук се използва луга за увеличаване на електропроводимостта на водата. Ако работата на електролизатора продължава както обикновено, тогава течността се допълва веднъж годишно в малко количество. Твърдият калиев хидроксид се поставя в резервоар за течности, две трети пълни с деминерализирана вода, след което помпата го смесва в разтвор.

Системата за водно охлаждане на електролизатора служи за две цели: охлажда течността до 80-90 ° C и охлажда получените газове до 40 ° C.

Системата за анализ на газ взема водородни проби. Капките от луга в сепаратора се отделят, газът се подава към анализатора, налягането се намалява и се проверява съдържанието на кислород във водорода. Преди водородът да бъде насочен към резервоара, точката на оросяване се измерва в влагомера. Ще бъде изпратен сигнал до оператора или до компютъра, за да се реши дали произведеният водород е подходящ за доставка в резервоара за съхранение, дали газът отговаря на условията за приемане.

Работното налягане на уреда се регулира от автоматична система за управление. Сензорът получава информация за налягането в електролизатора, след което данните се изпращат на компютър, където се сравняват със зададените параметри. След това резултатът се преобразува в сигнал от порядъка на 10 mA и работното налягане се поддържа на предварително определено ниво.

Работната температура на уреда се регулира от пневматичен диафрагмен вентил. Компютърът по подобен начин ще сравни температурата с зададената и разликата ще бъде преобразувана в подходящ сигнал за PLC.

Безопасността на електролизатора се осигурява от блокиращата и алармена система. В случай на изтичане на водород откриването се извършва автоматично от детектори. В този случай програмата незабавно изключва генерацията и стартира вентилатора, за да проветри помещението. Операторът трябва да държи преносим детектор за течове. Всички тези мерки дават възможност да се постигне висока степен на безопасност при работа на електролизатори.