Suyun elektrolizi ile hidrojen üretimi — teknoloji ve ekipman
Suyun elektrolizi, doğrudan elektrik akımının etkisi altında suyun oksijen ve hidrojene ayrıştığı fiziko-kimyasal bir işlemdir. Hücre için DC voltajı, kural olarak, üç fazlı alternatif akımın doğrultulmasıyla elde edilir. Bir elektrolitik hücrede, damıtılmış su elektrolize maruz kalırken, kimyasal reaksiyon aşağıdaki iyi bilinen şemaya göre ilerler: 2H2O + enerji -> 2H2 + O2.
Su moleküllerinin parçalara bölünmesi sonucunda hacimce oksijenin iki katı kadar hidrojen elde edilir. Tesisteki gazlar kullanılmadan önce kurutulur ve soğutulur. Cihazın çıkış boruları yangınları önlemek için daima çek valf ile korunmaktadır.
Yapının kendisi, tüm yapıya yüksek sağlamlık ve mekanik dayanım sağlayan çelik borulardan ve kalın çelik saclardan yapılmıştır. Gaz tankları basınç testine tabi tutulmalıdır.
Cihazın elektronik ünitesi, üretim sürecinin tüm aşamalarını kontrol eder ve operatörün güvenliği garanti eden panel ve basınç göstergelerinin parametrelerini izlemesine olanak tanır. Elektrolizin verimliliği, yaklaşık 4 kW / saat elektrik enerjisi maliyetiyle 500 ml sudan her iki gazdan yaklaşık 500 metreküp elde edilecek şekildedir.
Diğer hidrojen üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında, su elektrolizinin bir takım avantajları vardır. İlk olarak, mevcut ham maddeler kullanılır - demineralize su ve elektrik. İkincisi, üretim sırasında çevreyi kirleten emisyonlar yoktur. Üçüncüsü, süreç tamamen otomatiktir. Son olarak, çıktı oldukça saf (%99,99) bir üründür.
Bu nedenle elektroliz tesisleri ve bunlardan üretilen hidrojen bugün birçok endüstride kullanılmaktadır: kimyasal sentezde, metallerin ısıl işlemlerinde, bitkisel yağların üretiminde, cam endüstrisinde, elektronikte, elektrikte soğutma sistemlerinde vb.
Elektroliz tesisi aşağıdaki gibi düzenlenmiştir. Dışarıda hidrojen jeneratörü kontrol paneli var. Ayrıca redresör, trafo, dağıtım sistemi, demineralize su sistemi ve ikmal bloğu tesis edilmiştir.
Bir elektrolitik hücrede, katot plakası tarafında hidrojen üretilir ve anot tarafında oksijen üretilir. Gazların hücreden çıktığı yer burasıdır. Ayrılırlar ve bir ayırıcıya beslenirler, daha sonra demineralize su ile soğutulurlar, daha sonra yerçekimi ile sıvı fazdan ayrılırlar. Hidrojen, gazdan sıvı damlacıkların çıkarıldığı ve bir bobin içinde soğutulduğu bir yıkayıcıya gönderilir.
Son olarak, su damlacıklarının tamamen ortadan kaldırıldığı hidrojen filtrelenir (separatörün üst kısmındaki filtre) ve kurutma odasına girer. Oksijen genellikle atmosfere yönlendirilir. Demineralize su yıkayıcıya pompalanır.
Burada, suyun elektrik iletkenliğini artırmak için sodalı su kullanılır. Elektrolizörün çalışması her zamanki gibi devam ederse, sıvı yılda bir kez az miktarda tamamlanır. Katı potasyum hidroksit, üçte ikisi demineralize su ile dolu bir sıvı tankına konur, ardından solüsyona pompalanır.
Elektrolizörün su soğutma sistemi iki amaca hizmet eder: sıvıyı 80-90 °C'ye kadar soğutur ve ortaya çıkan gazları 40 °C'ye kadar soğutur.
Gaz analiz sistemi hidrojen numuneleri alır. Ayırıcıdaki kül suyu damlaları ayrıştırılır, gaz analizöre beslenir, basınç düşürülür ve hidrojenin oksijen içeriği kontrol edilir. Hidrojen tanka yönlendirilmeden önce higrometrede çiğlenme noktası ölçülür. Üretilen hidrojenin depolama tankına gönderilmeye uygun olup olmadığına, gazın kabul koşullarını karşılayıp karşılamadığına karar vermek için operatöre veya bilgisayara bir sinyal gönderilecektir.
Ünitenin çalışma basıncı otomatik kontrol sistemi ile düzenlenir. Sensör, elektrolizördeki basınç hakkında bilgi alır ve ardından veriler, ayarlanan parametrelerle karşılaştırıldığı bir bilgisayara gönderilir. Sonuç daha sonra 10 mA mertebesinde bir sinyale dönüştürülür ve çalışma basıncı önceden belirlenmiş bir seviyede tutulur.
Ünitenin çalışma sıcaklığı bir pnömatik diyafram valfi ile düzenlenir.Bilgisayar benzer şekilde sıcaklığı ayar noktasıyla karşılaştıracak ve fark, aşağıdakiler için uygun bir sinyale dönüştürülecektir: PLC.
Elektrolizörün güvenliği blokaj ve alarm sistemi ile sağlanmaktadır. Hidrojen kaçağı olması durumunda algılama dedektörler tarafından otomatik olarak yapılır. Bu durumda program derhal üretimi kapatır ve odayı havalandırmak için fanı çalıştırır. Operatör, portatif bir kaçak detektörü bulundurmalıdır. Tüm bu önlemler, elektrolizörlerin çalışmasında yüksek derecede güvenlik elde etmeyi mümkün kılar.