Pengeluaran hidrogen melalui elektrolisis air — teknologi dan peralatan
Elektrolisis air ialah proses fiziko-kimia di mana air terurai menjadi oksigen dan hidrogen di bawah pengaruh arus elektrik terus. Voltan DC untuk sel diperolehi, sebagai peraturan, dengan pembetulan arus ulang-alik tiga fasa. Dalam sel elektrolitik, air suling menjalani elektrolisis, manakala tindak balas kimia berjalan mengikut skema terkenal berikut: 2H2O + tenaga -> 2H2 + O2.
Hasil daripada pembahagian molekul air kepada bahagian, hidrogen diperoleh mengikut isipadu dua kali lebih banyak daripada oksigen. Gas-gas di dalam loji didehidrasi dan disejukkan sebelum digunakan. Paip alur keluar peranti sentiasa dilindungi dengan injap tidak kembali untuk mengelakkan kebakaran.
Struktur itu sendiri diperbuat daripada paip keluli dan kepingan keluli tebal, yang memberikan keseluruhan struktur ketegaran tinggi dan kekuatan mekanikal. Tangki gas mesti diuji tekanan.
Unit elektronik peranti mengawal semua peringkat proses pengeluaran dan membolehkan pengendali memantau parameter panel dan tolok tekanan, yang menjamin keselamatan. Kecekapan elektrolisis adalah sedemikian rupa sehingga kira-kira 500 meter padu kedua-dua gas diperoleh daripada 500 ml air dengan kos kira-kira 4 kW / j tenaga elektrik.
Berbanding dengan kaedah pengeluaran hidrogen yang lain, elektrolisis air mempunyai beberapa kelebihan. Pertama, bahan mentah yang ada digunakan - air dan elektrik yang telah dinyahmineral. Kedua, tiada pelepasan pencemaran semasa pengeluaran. Ketiga, proses itu automatik sepenuhnya. Akhirnya, output adalah produk yang agak tulen (99.99%).
Oleh itu, loji elektrolisis dan hidrogen yang dihasilkan daripadanya digunakan hari ini dalam banyak industri: dalam sintesis kimia, dalam rawatan haba logam, dalam pengeluaran minyak sayuran, dalam industri kaca, dalam elektronik, dalam sistem penyejukan dalam elektrik, dll.
Loji elektrolisis disusun seperti berikut. Di luar ialah panel kawalan penjana hidrogen. Di samping itu, penerus, pengubah, sistem pengagihan, sistem air demineral dan blok untuk menambahnya telah dipasang.
Dalam sel elektrolitik, hidrogen dihasilkan pada bahagian plat katod dan oksigen dihasilkan pada bahagian anod. Di sinilah gas meninggalkan sel. Mereka diasingkan dan dimasukkan ke pemisah, kemudian disejukkan dengan air demineral, kemudian dipisahkan oleh graviti daripada fasa cecair. Hidrogen dihantar ke penyental di mana titisan cecair dikeluarkan dari gas dan disejukkan dalam gegelung.
Akhirnya, hidrogen ditapis (penapis di bahagian atas pemisah), di mana titisan air disingkirkan sepenuhnya, dan memasuki ruang pengeringan. Oksigen biasanya diarahkan ke atmosfera. Air demineral dipam ke dalam mesin basuh.
Di sini, alkali digunakan untuk meningkatkan kekonduksian elektrik air. Jika operasi elektrolisis berterusan seperti biasa, maka cecair ditambah sekali setahun dalam jumlah yang kecil. Pepejal kalium hidroksida diletakkan di dalam tangki cecair dua pertiga penuh dengan air demineral, kemudian dipam ke dalam larutan.
Sistem penyejukan air elektrolisis mempunyai dua tujuan: ia menyejukkan cecair kepada 80-90 °C dan menyejukkan gas yang terhasil kepada 40 °C.
Sistem analisis gas mengambil sampel hidrogen. Titisan alkali dalam pemisah dipisahkan, gas disalurkan ke penganalisis, tekanan dikurangkan, dan kandungan oksigen hidrogen diperiksa. Sebelum hidrogen diarahkan ke tangki, takat embun diukur dalam higrometer. Isyarat akan dihantar kepada operator atau komputer untuk memutuskan sama ada hidrogen yang dihasilkan sesuai untuk dihantar ke tangki simpanan, sama ada gas memenuhi syarat penerimaan.
Tekanan kerja unit dikawal oleh sistem kawalan automatik. Sensor menerima maklumat tentang tekanan dalam elektrolisis, selepas itu data dihantar ke komputer, di mana ia dibandingkan dengan parameter yang ditetapkan. Hasilnya kemudian ditukar kepada isyarat pada susunan 10 mA dan tekanan operasi dikekalkan pada tahap yang telah ditetapkan.
Suhu operasi unit dikawal oleh injap diafragma pneumatik.Komputer juga akan membandingkan suhu dengan titik set dan perbezaannya akan ditukar menjadi isyarat yang sesuai untuk PLC.
Keselamatan elektrolisis dipastikan oleh sistem penyekat dan penggera. Sekiranya berlaku kebocoran hidrogen, pengesanan dilakukan secara automatik oleh pengesan. Dalam kes ini, program segera mematikan penjanaan dan memulakan kipas untuk mengalihkan bilik. Operator harus menyimpan pengesan kebocoran mudah alih. Semua langkah ini memungkinkan untuk mencapai tahap keselamatan yang tinggi dalam pengendalian elektrolisis.