Generator de hidrogen

Generatoarele de hidrogen folosesc disocierea electrolitică a apei pentru a genera o alimentare continuă cu hidrogen de înaltă puritate. Puritatea apei este importantă pentru performanța lor optimă.

Următorii contaminanți trebuie evitati:
Ioni
Ionii prezenți în apă pot interfera cu procesul de electroliză și pot deteriora celulele electrochimice. Ar trebui evitate. Rășinile schimbătoare de ioni și/sau tehnologiile de osmoză inversă pot elimina majoritatea ionilor prezenți în apa de la robinet, făcând apa potrivită pentru această aplicație.

Particule
Particulele se pot depune pe linii și membrane, pot deteriora celulele electrochimice și pot interfera cu funcționarea instrumentului.

Organice
Încărcăturile mari de substanțe organice ar putea crea depuneri pe suprafața electrozilor sau pot forma o acoperire pe membrane și, astfel, pot afecta curentul local. În plus, compușii organici pot fi utilizați ca nutrienți de către bacterii și, prin urmare, ar trebui menținuți la minimum.

Bacterii
Nivelurile bacteriilor trebuie menținute la un nivel minim, pentru a preveni formarea de biofilm în interiorul instrumentului. nivelurile bacteriilor pot fi minimizate prin controlul nivelurilor de substanțe organice prezente în apă. Se poate folosi și filtrarea.

Utilizatorii generatoarelor de hidrogen ar trebui să urmeze recomandările producătorului cu privire la calitatea apei necesară pentru instrumentele lor. Calitatea apei este importantă pentru funcționarea optimă a generatoarelor de hidrogen, iar unele instrumente au încorporate contoare de rezistivitate sau conductivitate pentru a ajuta la prevenirea deteriorării instrumentului din cauza calității necorespunzătoare a apei. De obicei, se recomandă apă proaspăt purificată, cu o rezistivitate de sau peste 1 MΩ.cm.

Producția de hidrogen prin generatoare de hidrogen este una dintre opțiunile cheie pentru stocarea energiei din apă și combustibili fosili. Hidrogenul gazos este acum utilizat în puține vehicule ca combustibil fără poluare, gazul fiind generat din apă, cu produsul secundar al arderii sale fiind apa. Astfel, producția de hidrogen este probabil să joace un rol important în abordarea provocărilor energetice critice.
Acum, această tehnologie este folosită și în diverse aplicații, cum ar fi celulele de combustie, procesarea chimică, rafinarea, recuperarea petrolului și așa mai departe.

Cercetarea și dezvoltarea constantă a permis inovarea generatoarelor de hidrogen care sunt mijloace mai sigure, mai ecologice, mai eficiente și mai rentabile de a genera hidrogen gazos la cerere decât buteliile de înaltă presiune pentru aplicații finale.

Componenta majoră a unui generator de hidrogen este celula sa de electrolizor care include doi electrozi, adică un anod și un catod. Ambii electrozi sunt separați de membrana schimbătoare de ioni. Un catalizator de platină este utilizat la electrozi pentru a efectua procesul de electroliză. Amoniacul lichid este materia primă folosită în generatorul de hidrogen. După vaporizare, catalizatorul de nichel activat este instalat în cazanul de descompunere. Odată ce schimbul de căldură este realizat, gazul descompus se răcește, amoniacul gazos este recuperat din căldură și intră în cazanul de descompunere pentru descompunere. Se generează un amestec de gaz care intră de obicei în sistemul de purificare a gazului pentru a scăpa de umiditate și alte impurități. În acest fel, se generează hidrogen.

Chiar dacă stocarea energiei cu hidrogen este mai scumpă decât combustibilii fosili datorită densității sale mai mari, creșterea gradului de conștientizare în rândul oamenilor din întreaga lume cu privire la vehiculele ecologice și cu emisii zero crește cererea de hidrogen. Regiunea Asia-Pacific deține în prezent cea mai mare cotă de piață, din cauza multor factori, cum ar fi creșterea cererii de celule de combustie în industria auto, creșterea cererii pentru diferite îngrășăminte cu amoniac și altele.

De asemenea, închiderea temporară a unităților de producție a împiedicat într-o măsură creșterea pieței generatoarelor de hidrogen. Pe de altă parte, cererea de energie continuă în spitale, în special în perioada inițială a pandemiei, a determinat cererea de celule de combustie cu hidrogen, influențând astfel în mod pozitiv piața generatoarelor de hidrogen.

În plus, cerințele pentru numeroase materii prime chimice în mai multe industrii oferă oportunități profitabile pentru creșterea industriei generatoare de hidrogen. Dezvoltarea rapidă a tehnologiilor și eficiența electrică a generatoarelor de hidrogen va aduna perspective uriașe și creștere exponențială a pieței în viitorul apropiat

Un generator de hidrogen este un dispozitiv folosit pentru a genera hidrogen gazos (H2), iar principiul său de funcționare se bazează pe reacția apei electrolitice. Următoarele sunt principiul de funcționare și funcția generatorului de hidrogen:

Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al unui generator de hidrogen implică în principal reacția de electroliză a apei. De obicei, apa (H2O) este compusă din hidrogen (H2) și oxigen (O2), în timp ce procesul de electroliză a apei o descompune în hidrogen și oxigen. Ecuația reacției specifice este următoarea:

2H2O (liquid) ->2H2 (gaz)+O2 (gaz)
Într-un generator de hidrogen, se utilizează în general o celulă electrolitică, care include doi electrozi: un anod și un catod. Acești doi electrozi sunt scufundați într-o soluție de electrolit, de obicei o soluție alcalină (cum ar fi hidroxidul de sodiu) sau acidă (cum ar fi acidul sulfuric).
Când o sursă de alimentare externă (de obicei o sursă de curent continuu) este conectată la electrozii celulei electrolitice, apar următoarele două reacții:

Pe catod, moleculele de apă (H2O) primesc electroni și sunt reduse la hidrogen gazos (H2)
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (gaz)+2 ioni de hidroxid (2OH -)
Pe anod, moleculele de apă pierd electroni și se eliberează oxigen (O2):
2H2O (liquid) ->O2 (gaz)+4 ioni de hidrogen (4H+)+4 electroni
Aceste reacții descompun apa în hidrogen și oxigen, care sunt descărcate de la ieșirea de gaz din celula de electroliză, în timp ce oxigenul este descărcat de la ieșirea de gaz din celula de electroliză.

Funcţie
Funcția principală a unui generator de hidrogen este de a genera hidrogen gazos de înaltă puritate. Are o gamă largă de aplicații în diverse laboratoare și aplicații industriale, inclusiv, dar fără a se limita la:
Aplicații de laborator: Folosit pentru experimente chimice în laborator, prepararea probelor și ca agent reducător în camera de reacție.

Aplicații industriale: Folosit în procese industriale, cum ar fi sudarea metalelor, fabricarea semiconductoarelor, producția chimică, etc. Hidrogenul este, de asemenea, utilizat ca combustibil pentru pile de combustie și vehicule cu hidrogen.

Stocarea energiei: Hidrogenul este considerat una dintre formele de stocare a energiei regenerabile, iar generatoarele de hidrogen sunt folosite pentru a transforma energia electrică în hidrogen pentru a genera electricitate atunci când este necesar.

Laborator și cercetare: În domeniul laboratorului și al cercetării, hidrogenul poate fi utilizat pentru a studia proprietățile chimice ale hidrogenului, tehnologia energiei hidrogenului și domeniile conexe de cercetare.

Umiditate
Generatoarele de hidrogen se bazează pe apă și electricitate pentru a produce hidrogen. Generatorul de hidrogen folosește electricitatea pentru a separa oxigenul și hidrogenul și apoi emite oxigen pe o parte și hidrogen pe cealaltă parte.
Pentru că folosește apă, în interiorul generatorului există multă umiditate care poate fi o sursă de zgomot în timpul cercetării și dezvoltării, care este unul dintre obstacolele pe care a trebuit să le depășim.
Generatorul de hidrogen are două coloane de material absorbant care urmăresc reducerea umidității. Umiditatea este foarte scăzută, dar din moment ce senzorii noștri sunt foarte sensibili la nivelurile de umiditate, aveam nevoie de o modalitate de a reduce acest nivel și mai mult.
Am ridicat această problemă în timpul conferinței și una dintre concluziile pe care le-am adunat a fost că este posibil să folosim mai multe dintre aceste capcane de umiditate. Interesant este că aceste coloane pot fi uscate și refolosite, dacă sunteți încrezător că le puteți etanșa suficient de bine, astfel încât să nu existe scurgeri.

Presiune
Atunci când manevrăm generatorul de hidrogen, a fost, de asemenea, important pentru noi să aflăm că generatorul de hidrogen specific pe care îl folosim putea suporta o presiune de până la 5 bar. Una dintre nevoile noastre este să umplem buteliile mici cu H2 la o presiune mai mare decât nivelul atmosferic. Pentru a umple acești cilindri, avem nevoie ca sursa de H2 să fie de o presiune mai mare decât presiunea țintă.

curgere
Am aflat că, pentru modelul specific de generator de hidrogen pe care îl folosim, cazul său de utilizare intenționat este să facă parte din GC în care hidrogenul este utilizat ca purtător de gaz. Deoarece GC necesită debite mai mici, generatorul nu a putut face față debitului pe care l-am introdus și de aceea prezenta probleme.
Un nivel de debit mai mic este mai sigur de utilizat. Generatorul de H2 are, de asemenea, protocoale de protecție care verifică automat dacă există un consum de hidrogen (pe baza unei anumite rezistențe a fluxului), astfel încât hidrogenul să nu se răspândească în laborator.

Produsele sunt vândute în toate regiunile Chinei și exportate în țări din întreaga lume. Au fost vândute în peste 20 de țări și regiuni, inclusiv Statele Unite ale Americii, Germania, Maroc, Kenya, Arabia Saudită, Vietnam, Algeria, India, Tanzania și Taiwan. A furnizat cu succes întreprinderi binecunoscute, cum ar fi China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group și alte întreprinderi binecunoscute. Există multe stații de hidrogen hidrogen verde, cum ar fi Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, etc. oferă proiecte ecologice și de producere a hidrogenului.