Ūdeņraža iegūšana ar ūdens elektrolīzi - tehnoloģija un aprīkojums

Ūdens elektrolīze ir fizikāli ķīmisks process, kurā pastāvīgas elektriskās strāvas ietekmē ūdens sadalās skābeklī un ūdeņradī. Līdzstrāvas spriegums elementam parasti tiek iegūts, iztaisnojot trīsfāzu maiņstrāvu. Elektrolītiskajā šūnā destilēts ūdens tiek pakļauts elektrolīzei, savukārt ķīmiskā reakcija notiek pēc šādas labi zināmas shēmas: 2H2O + enerģija -> 2H2 + O2.

Ūdens molekulu sadalīšanas daļās rezultātā ūdeņradis pēc tilpuma tiek iegūts divreiz vairāk nekā skābeklis. Iekārtā esošās gāzes pirms lietošanas tiek dehidrētas un atdzesētas. Iekārtas izplūdes caurules vienmēr ir aizsargātas ar pretvārstiem, lai novērstu ugunsgrēkus.

Pati konstrukcija ir izgatavota no tērauda caurulēm un biezām tērauda loksnēm, kas piešķir visai konstrukcijai augstu stingrību un mehānisko izturību. Gāzes tvertnes obligāti ir pārbaudītas ar spiedienu.

Ierīces elektroniskais bloks kontrolē visus ražošanas procesa posmus un ļauj operatoram uzraudzīt parametrus uz paneļa un uz manometriem, kas nodrošina drošību. Elektrolīzes efektivitāte ir tāda, ka apmēram kubikmetru abu gāzu iegūst no 500 ml ūdens, maksājot aptuveni 4 kW / h elektroenerģijas.

Salīdzinot ar citām ūdeņraža ražošanas metodēm, ūdens elektrolīzei ir vairākas priekšrocības. Pirmkārt, tiek izmantotas pieejamās izejvielas - demineralizēts ūdens un elektrība. Otrkārt, ražošanas laikā nav piesārņojošu emisiju. Treškārt, process ir pilnībā automatizēts. Visbeidzot, izlaide ir diezgan tīrs (99,99%) produkts.

Tāpēc elektrolīzes iekārtas un tajās iegūtais ūdeņradis mūsdienās tiek izmantots daudzās nozarēs: ķīmiskajā sintēzē, metālu termiskajā apstrādē, augu eļļu ražošanā, stikla rūpniecībā, elektronikā, dzesēšanas sistēmās enerģētikā. utt.

Elektrolīzes uzstādīšana tiek sakārtota šādi. Ārpus atrodas ūdeņraža ģeneratora vadības panelis. Tālāk tiek uzstādīts taisngriezis, transformators, sadales iekārta, demineralizētā ūdens sistēma un bloks tās papildināšanai.

Elektrolītiskajā šūnā katoda plāksnes pusē tiek ražots ūdeņradis, bet anoda pusē - skābeklis. Šeit gāzes atstāj šūnu. Tos atdala un ievada separatorā, pēc tam atdzesē ar demineralizētu ūdeni, pēc tam tos gravitācijas ietekmē atdala no šķidrās fāzes. Ūdeņradis tiek nosūtīts uz skruberi, kur šķidruma pilieni tiek noņemti no gāzes un atdzesēti spolē.

Visbeidzot, ūdeņradis tiek filtrēts (filtrs separatora augšpusē), kur ūdens pilieni tiek pilnībā izvadīti un nonāk žāvēšanas kamerā. Skābeklis parasti tiek novirzīts atmosfērā. Demineralizēts ūdens tiek iesūknēts mazgātājā.

Šeit izmanto sārmus, lai palielinātu ūdens elektrisko vadītspēju. Ja elektrolizators darbojas kā parasti, tad dzēriens tiek papildināts reizi gadā nelielā daudzumā. Cieto kālija hidroksīdu ievieto sārma tvertnē, divas trešdaļas piepildīta ar demineralizētu ūdeni, un pēc tam sūknis to sajauc šķīdumā.

Elektrolīzera ūdens dzesēšanas sistēmai ir divi mērķi: tā atdzesē šķidrumu līdz 80-90 ° C un atdzesē iegūtās gāzes līdz 40 ° C.

Gāzes analīzes sistēma ņem ūdeņraža paraugus. Šķidruma pilieni separatorā tiek atdalīti, gāze tiek ievadīta analizatorā, tiek samazināts spiediens un tiek pārbaudīts skābekļa saturs ūdeņradi. Pirms ūdeņraža novadīšanas uz rezervuāru, mitruma mērītājā tiek mērīts rasas punkts. Operatoram vai personālajam datoram tiks nosūtīts signāls, lai izlemtu, vai saražotais ūdeņradis ir piemērots nosūtīšanai uz uzglabāšanas tvertni, vai gāze atbilst saņemšanas nosacījumiem.

Iekārtas darba spiedienu regulē automātiskā vadības sistēma. Sensors saņem informāciju par spiedienu elektrolizatorā, pēc tam dati tiek nosūtīti uz PC, kur tie tiek salīdzināti ar iestatītajiem parametriem. Pēc tam rezultāts tiek pārveidots par signālu aptuveni 10 mA, un darba spiediens tiek uzturēts iepriekš noteiktā līmenī.

Iekārtas darba temperatūru regulē pneimatiskais diafragmas vārsts. Dators arī salīdzinās temperatūru ar iestatīto, un starpība tiks pārvērsta atbilstošā signālā.

Elektrolīzera drošību nodrošina bloķēšanas un signalizācijas sistēma. Ūdeņraža noplūdes gadījumā noteikšanu veic automātiski detektori. Šajā gadījumā programma nekavējoties izslēdz paaudzi un iedarbina ventilatoru, lai ventilētu telpu. Pārnēsājams noplūdes detektors ir jāglabā pie operatora. Visi šie pasākumi ļauj sasniegt augstu drošības pakāpi elektrolizatoru darbībā.