水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程
水电解制氢装置 工作原理结构及工艺流程
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水电解制氢工艺课件
第三章
• 第三章
氢氢(气气纯纯2化化)装装置置借助于氢、氧分离器的压力控制,保持电解槽小室中阴极侧
第二章 水和电解阳制氢极装置侧的压力平衡。
存在于气体中的有害杂质,有时不能靠物理方法从气体中除去,而是借助于催化剂的作用,使气体中的杂质被吸附在催化剂的表面,使杂质
与H+气的体•电中极的电(其位它=3-组1).分相维互起持化学水反应电,转解化为过无害程的化中合物所,这需种方的法称电为化解学催液化。含量。并观察液位。
氧气。
• 柱塞泵的作用是向系统输送纯水或补充电解碱液。 • 屏蔽泵(碱液循环泵)的作用是对电解液进行强制循环,
其循环的目的是:a补充槽休内电解消耗的纯水b带走电 解产生的热量c增加电解液的搅拌,降低浓度差极化电压d 降低含气度,减小功耗
第二章 水电解制氢装置
• 第四节 工艺流程介绍
第二章 水电解制氢装置
• 电解槽
第二章 水电解制氢装置
• 水电解槽是整套水电解制氢设备的核心,是发生电 化学反应的地方,在电解小室的阴、阳电极上分别 制得产品氢气和氧气。我们选用的电解槽为并联双 极性压滤型结构,若干根拉紧螺杆把二百多个电解 小室压紧在两个厚实的端压板之间。所有的外连管 道全部从两端压板上引出,上部为产品气和碱液混 合液的引出管,下部为循环碱液的引入管和排污管。 端压板采用平板结构。直流电的引入方式为中间极 板接正极,两端极板接负极。
第二章 水电解制氢装置
• 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时,在阴 极和阳极上分别发生下列放电反应,见图:
第二章 水电解制氢装置
•第二节 水电解制氢装置的组成
• 本装置由电解槽、气液处理器、整流装置、控制柜(计算机管理系 统)、加水泵、碱箱、水箱等几大部分组成。
水电解制氢装置工艺流程【范本模板】
第三节水电解制氢装置工艺流程1. 水电解制氢装置的组成本装置由电解槽、气液处理器、整流装置、控制柜(计算机管理系统)、加水泵、碱箱、水箱等几大部分组成。
2。
工艺流程简介2。
1 气体系统当电解槽接通直流电源,电解电流上升到一定数值时,电解槽内的水被电解成氢气和氧气。
来自电解槽内各电解小室阴极侧的氢气和碱液,借助循环泵的扬程和气体升力,进入氢分离洗涤器的分离段(制氢量≥80m3/h 的先进入碱液换热器,然后进入分离器),在重力的作用下氢气和碱液分离。
分离后的气体进入洗涤段,对气体进行冷却、洗涤(制氢量≥175m3/h的无洗涤)和除雾,然后进入贮罐待用(对CNDQ型制氢装置,气体再经过干燥处理才进入贮罐)。
氧气分离过程基本相同。
氧气放空或进入贮罐待用。
2。
2 电解液循环系统电解液循环的目的在于向电极区域补充电解消耗的纯水,带走电解过程中产生的氢气、氧气和热量,增加电极区域电解液的搅拌,减少浓差极化电压,降低碱液中的含气度,降低小室电压,减少能耗等,以使电解槽在稳定条件下工作。
碱液循环量的大小影响槽内小室电压和气体纯度。
对于一个特定的电解槽,应有一个合适的循环量。
一般槽内电解液更换次数每小时2~4次。
在常压电解系统中,通常用自然循环,而在压力电解系统中,因电解装置体积小,管道细,气液流通阻力大,加上电流密度较大,要求电解液更换的次数比较多,采用自然循环难于达到,一般采用强制循环。
碱液在氢分离器和氧分离器中,靠重力作用与氢、氧气体分离后,通过氢氧分离器的连通管汇总,再经碱液过滤器除去机械杂质,然后由碱液循环泵把碱液送入电解槽,形成完整的电解液循环系统。
2.3 气体排空(氮气置换)系统水电解制氢装置设有充氮口,用于系统的气密检查与开机前的氮气置换。
制氢系统开车后,氢气纯度达到要求后才能被送到贮罐(或净化设备),在未达到要求纯度以前的氢气可通过调节阀后的气体放空阀放空。
2。
4 原料水补充系统电解过程中,装置内的原料水一直不停地在消耗,因此,为保证水电解的连续进行,需定期向制氢装置内补充原料水。
制氢系统工作原理及主设备电解槽的结构和检修工序工艺
制氢系统工作原理及主设备电解槽的结构和检修工序工艺一、氢气基本知识1.氢气的性质和用途:氢是宇宙中分布最广的一种元素,它在地球上主要以化合状态存在于化合物中,在大气层中的含量很低,仅有1ppm(体积比)。
气体中,氢气最轻,粘度最小,导热系数最高,化学活性、渗透和扩散性强(扩散系数为0.63cm2/s,约为甲烷的三倍)。
它是一种强的还原剂,可同许多物质进行不同程度的化学反应,生成各种类型的氢化物。
氢气的着火、燃烧、爆炸性能是它的主要特性。
氢气含量围在4-75%(空气环境)、4.65-93.9%(氧气环境)时形成可爆燃气体,遇到明火或温度在585℃以上时可引起燃爆。
压力水电解制出的氢气具有压力高(1.6或 3.2MPa)便于输送,纯度高(99.8%以上)可直接用于一般场合,还可以通过后续纯化(氢气纯度提高到99.995以上)和干燥(露点提高到-40~-85℃),可作为燃料、载气、还原或保护气、冷却介质,广泛用于国民经济的各行各业。
2.水电解制氢、纯化脱氧、干燥原理2.1 水电解制氢原理利用电能使某电解质溶液分解为其它物质的单元装置称为电解池。
任何物质在电解过程中,从数量上的变化服从法拉第定律。
法拉第定律指出:电解时,在电极上析出物质的数量,与通过溶液的电流强度和通电时间成正比;用相同的电量通过不同的电解质溶液时,各种溶液在两极上析出物质量与它的电化当量成正比,而析出1克当量的任何物质都需要1法拉第单位96500库仑(26.8Ah)的电量。
水电解制氢符合法拉第电解定律,即在标准状态下,阴极析出1克分子的氢气,所需电量为53.6Ah。
生产1Nm3氢气(1.073m3,20℃)(氧气为氢气产量的50%),所需电量2390Ah,原料水消耗0.805kg。
将水电解为氢气和氧气的过程,其电极反应为:阴极:2H O +2e →H ↑+2OH阳极:2OH +2e →H O +1/2O ↑总反应:2H O →2H ↑+O ↑从反应式得出:1) 水电解时产生两个氢和一个氧。
制氢系统工作原理及主设备电解槽的结构和检修工序工艺
制氣糸统工作虑理及圭设备电鮮槽的结构和检修工序工艺—*、氢宅基农知识1. 氢》%的性质和用途:気是宇宙中分布最广的一种元素,它A地球上主要以化合状态存>4于化合场中,在大毛屢中的含量很低,仅有Ippm (体积比丿。
毛体中,範毛最轻,粘度最小,导热糸数最爲,化学活性、湊透和犷散性强(护散糸数为0.63cm2/s,约为甲烷的三信丿。
它是一种强的还原剂,可同许多杨质进行不同程度的化学反应,生成各种类型的簸化杨。
気宅的着火、燃烧、爆炸性能是它的主耍特性。
飢毛令量国在4-75% (空宅环境人4.65-93.9% (氧毛环境丿肘形成可爆燃毛体,遏到朗火戎温度淮.585V 以上肘可引起燃爆。
庄力水电解制出的竄毛具有压力為C1.6丸3.2MP" 便于输送,纯度需(99.8%以上丿可直接用于一般场合,还可以通过后续純化(飢毛纯度提壽列99.995以上丿和干燥(空点提壽列-40〜-85°C丿,可作为燃料、栽毛、还原或保护宅.冷却介质,广臣用于国氏经济的各行各业。
2. 水电解制氢.、纯J化脱氧、干燥療理2.1水电解制氮原理利用电能使芷电解质溶液分解为其它杨质的单元装置称为电解也。
任何场质在电解过程中,从数量上的炙化服从法竝笫主律。
法拉第定律指出:电鮮肘,淮.电极上析出场质的救量,与通过诲液的电流强度和通施肘间成正比;用和同的电量通过不同的电解质溶液肘,各种溶液柱两圾上析岀杨质量匀它的电化当量成正比,而析出1克生量的任何炀质都需要1出拉■第单伐.96500库公(26.8Ah丿的电量。
水电解制気符合法竝笫电解龙律,即亦标;隹状恚下,阴极析岀1克分孑的気鮎所需电量为53.6Aho生尹1Nm3気毛(1.073m3,(氧%为気宅尹量的50%J,所需电量2390Ah,療抖水谄耗0.805kg。
将水电解为気宅和氧%的过程,其电圾反应为:阴圾:2HO + 2e — H t + 2OH阳奴:2OH + 2e f HO + 1/20 t总反应:2HO -> 2H t + O t从反应无得岀:1)水电解对尹生两个ft和一个氧。
电解水制氢技术描述
电解水制氢技术描述概述电解水制氢技术是一种将水分解为氢气和氧气的过程。
该过程利用电能将水分子分解成氢离子和氢氧离子,然后通过反应器收集氢气并排出氧气。
这种技术广泛应用于氢能源领域,并被认为是一种可持续发展的能源生产方法。
原理电解水制氢技术主要基于电解反应原理。
在一个电解池中,通常使用两个电极(阳极和阴极),以及一个电解质溶液。
当电流通过电解质溶液时,阳极上的阴极反应会产生氧气,而阴极上的阴极反应会产生氢气。
这些气体可以通过合适的收集装置进行收集和分离。
设备和工艺电解水制氢技术所需的主要设备包括电解池、电源、电解质溶液和气体收集装置。
电解池通常由两个电极和一个分隔阻挡物组成,以防止阳极上产生的氧气与阴极上产生的氢气混合。
电源则用于提供所需的电流,以促使电解反应发生。
而电解质溶液则是用于使电流能够传导的介质。
在工艺方面,电解水制氢技术可以采用不同的电解质溶液和工作条件。
常用的电解质溶液包括硫酸、盐酸和碱性水溶液。
同时,工作条件的选择也会影响电解效果和氢气产率。
应用和前景电解水制氢技术在氢能源的生产和储存中起着重要作用。
由于氢气是一种清洁能源,可以通过燃烧产生水和热,因此广泛应用于燃料电池、氢气动力车辆以及工业生产中的能源供应。
随着对可再生能源的需求不断增加,电解水制氢技术的前景也变得更加重要。
它可以通过利用太阳能或其他可再生能源产生的电力来制备氢气,使得氢能源的生产更加环保和可持续。
因此,电解水制氢技术被认为是未来能源发展中的重要方向之一。
结论电解水制氢技术通过电解水分子将水分解为氢气和氧气。
它是一种广泛应用于氢能源领域的可持续发展的能源生产方法。
电解水制氢技术的设备和工艺包括电解池、电源、电解质溶液和气体收集装置。
它在燃料电池、氢气动力车辆等领域的应用前景广阔,将对未来能源发展产生重要影响。
水电解制氢
应用研究
在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的 氢气就是电解盐水的副产 。
2018年12月9日,中国科学技术大学俞书宏教授团队和高敏锐教授团队合作,研制出一种高性能低成本的新 型三元纳米片电催化剂。国际学术期刊《德国应用化学》发表了该研究成果。
制作原理
在一些电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与原来的电解质完全没有关系,被分解的是作为溶剂的 水,原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。
在电解水时,由于纯水的电离度很ห้องสมุดไป่ตู้,导电能力低,属于典型的弱电解质,所以需要加入前述电解质,以增 加溶液的导电能力,使水能够顺利地电解成为氢气和氧气 。
水电解制氢
制取氢气的方法
01 化学反应
03 制作过程
目录
02 制作原理 04 应用研究
水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生 电化学反应,分解成氢气和氧气。
化学反应
①碱性条件: 阴极:4H2O+4e-=2H2↑ +4OH阳极: 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 总反应式:2H2O=2H2↑+ O2↑ ②酸性条件: 阳极:2H2O-4e-=O2↑ +4H+ 阴极: 4H++4e-=2H2↑ 反应遵循法拉第定律,气体产量与电流和通电时间成正比。
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制作过程
固体聚合物电解质
固体聚合物电解质,SPE电解水,最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧,或在实验室作为氢气发生器(可用于气 体色谱)。核电大规模发展以后,人们利用SPE技术在用电低谷电解水产生氢,在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向 外供电,使之成为能量贮存转换装置 。
DQ-10制氢装置使用说明
DQ-4~10/1~5系列水电解制氢装置DQ-10/3.2型中压水电解制氢装置使用说明书目录1、产品概况-----------------------------------22、主要技术参数-------------------------------33、工作原理及工作流程-------------------------44、结构简要说明-------------------------------45、装置的使用条件----------------------------106、装置的安装与调整--------------------------117、装置的使用--------------------------------128、装置的大修及其故障排除--------------------14 附录一装置报警、联锁一览表-------------------16 附录二氢氧化钾溶液比重表---------------------17 附录三露点温度、绝对湿度对照表---------------181.产品概况DQ-10电解制氢装置氢气产量4~10 Nm3/h,工作压力1.0~5.0 Mpa (工作压力1Mpa、1.6Mpa、3.2Mpa、5Mpa根据用户要求确定)。
适用于电力、冶金、化工、建材、电子等行业。
该产品是国内水电解制氢设备的更新换代产品,具有以下特点:1.1氢气纯度高、单位电耗低、使用寿命长等优点。
其主要技术指标均达到JB/T53144-1999的规定。
1.2具有内气、液道及“板框合一”的先进结构,主极板不在槽体密封环节上。
确保槽体不渗漏,电解槽大修周期≥10年,使用寿命≥30年。
1.3电解液自然循环,不需昂贵的电解液屏蔽泵及计量系统,具有安全、可靠免维护等优点。
1.4主机与辅机集装于一体,在制造厂完成装配,现场只需接上管路及能源、介质即可生产。
整套装置体积小、占地少、重量轻、易维护、运行稳定、无噪音。
1制氢工艺介绍
第一章工艺概述从20世纪90年代起,用水为原料生产氢气在制氢工艺中占据越来越重的地位。
而水制氢参夹着大量的杂质,从而使制氢后就存在一个纯化工艺。
三塔流程作为纯化再生过程的—种,已逐步代替两塔流程而占据主导地位。
了纯化再生罐的结构、工作原理,并根据纯化再生的工艺分析其控制要求,为纯化再生温度控制系统设计做准备。
1.1 制氢工艺原理流程水电解制氢系统的工作原理是由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池,当通以一定的直流电时,水就发生分解,再阴极析出氢气,阳极析出氧气[1]。
本系统主要由电解槽、气液处理器、加水泵、水碱箱、制氢控制柜、整流柜、整流变压器等组成。
如图1.1所示图1.1制氢工艺流程由于本次设计的课题为纯化再生温度控制系统设计,故主要研究的对象为纯化器,由制氢工艺流程分析可得到含有的主要杂质有氧气、水蒸气、氮气、粉尘、碳。
而本次设计主要考虑的对象为氧气与水分。
1.2工艺要求目前的市场主流要求氢气浓度≥99.999% ,其中氮气(N)<4ppmV、总碳含2)< 1ppmV、氢气干燥后要求加丝网目≦1μ 的过滤器[2]。
量<1ppmV、氧气(O21.3纯化再生工艺纯化再生主要包括的工艺过程为:脱氧、除水以及催化剂的再生。
(1)脱氧工艺本装置采用催化脱氧的原理,脱氧罐内装有催化剂,在催化剂的催化下氢气与氧气反应生成水,已达到出去氢气中杂质氧气的目的,满足对氢气含氧量有一定要求的用户[3]。
脱氧器主要包括:铂电阻、电缆、金属外壳内置催化剂的,其结构图1.2所示图1.2 脱氧罐示意图当投入工作时含杂质较高的氢气从左上方a口进入,经电加热元件加热后进入催化剂床层,氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水,水以气态的形式随氢气从a口下面的b口流出脱氧器。
在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。
分别用来检测催化剂床层上部和下部的温度。
下部铂电阻检测温度达到设定温度时,会暂停电加热元件,待温度低于设定温度后,会再次启动电加热元件。
水电解制氢装置
水电解制氢装置讲义目录前言.................................... 错误!未指定书签。
通用部分第一章氢气 .............................. 错误!未指定书签。
第一节氢气的制备...................... 错误!未指定书签。
第二节氢气的性质和用途................ 错误!未指定书签。
第二章水电解制氢 ........................ 错误!未指定书签。
第一节水电解制氢装置的工作原理........ 错误!未指定书签。
第二节水电解制氢装置的用途与技术参数.. 错误!未指定书签。
第三节水电解制氢装置.................. 错误!未指定书签。
1.水电解制氢装置的组成 ............ 错误!未指定书签。
2.工艺流程简介.................... 错误!未指定书签。
3.电解槽.......................... 错误!未指定书签。
4.处理器(框架I)................. 错误!未指定书签。
第四节其它设备........................ 错误!未指定书签。
1.控制柜............................ 错误!未指定书签。
2.整流装置.......................... 错误!未指定书签。
3.计算机系统........................ 错误!未指定书签。
4.框架Ⅱ............................ 错误!未指定书签。
5.框架Ⅲ............................ 错误!未指定书签。
6.柱塞泵............................ 错误!未指定书签。
7.碱箱、水箱........................ 错误!未指定书签。
pdf 水电解制氢设备 说明书
水电解制氢设备说明书一、设备概述水电解制氢设备是一种利用电解水的方法来制备氢气的装置。
该设备具有高效、环保、操作简便等优点,广泛应用于工业、科研、医疗等领域。
二、工作原理水电解制氢设备的工作原理是利用电解水反应制备氢气。
具体来说,设备将水(H2O)通过电解作用分解为氧气(O2)和氢气(H2)。
这个反应过程中,电解作用需要提供外部电源,通常采用直流电。
三、设备组成水电解制氢设备主要由以下几个部分组成:1.电解槽:用于进行电解水反应,产生氢气和氧气。
2.电源:提供电解所需的直流电。
3.控制系统:控制设备的运行,监测电解过程。
4.储气系统:储存生成的氢气和氧气。
5.辅助设备:包括管道、阀门、安全装置等。
四、安装步骤1.确定设备的安装位置,确保有足够的空间和电源。
2.检查设备各部件是否完好无损,如有需要,进行必要的维修或更换。
3.按照设备说明书的指示,连接电源和控制线路。
4.安装储气系统和其他辅助设备。
5.完成安装后,进行必要的调试和测试,确保设备正常运行。
五、操作流程1.开启设备前,检查所有部件是否正常,确保电源已连接。
2.打开电源开关,启动设备。
设备将自动进行电解水反应,生成氢气和氧气。
3.观察电解过程,确保没有异常情况发生。
如有异常,立即关闭电源,检查并排除故障。
4.当储气系统达到一定压力时,可以开始使用氢气或氧气。
5.使用完毕后,关闭电源,结束设备的运行。
六、维护保养为了确保设备的正常运行和使用安全,建议定期进行以下维护保养工作:1.清洁设备表面,保持整洁。
2.检查电解槽和储气系统,确保没有泄漏或损坏。
3.定期检查电源和控制线路,确保连接牢固,没有破损。
4.根据使用情况,适时更换电解槽中的电极。
5.定期对设备进行全面检查和调试,确保设备性能良好。
七、常见问题及处理1.电解效率下降:可能是由于电极老化或电解液浓度降低,需要更换电极或调整电解液浓度。
2.设备漏气:可能是由于密封圈老化或损坏,需要更换密封圈。
水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程
水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程2H2O->2H2+O2即将水分子通过电解分解为氢气和氧气。
该装置的基本结构包括电解槽、电极、电源、收集器和控制系统。
电解槽是反应发生的场所,通常由钢制或塑料制成。
电解槽内通常装有阳极和阴极,它们可以是钢板、镍板、钛板等材料。
阳极与阴极之间留有一定间距,形成间隙。
电解槽的底部通常有排气孔,用于排出产生的氢气。
电源是提供能量的设备,一般使用直流电源。
电源的电压和电流可以根据实际需要进行调整。
电源通过导线将电能传输到电解槽的阳极和阴极。
在水电解过程中,当电源施加电压时,阴极会吸引水分子中的氢离子(H+),发生还原反应:2H++2e-->H2即氢离子接受电子形成氢气。
而阳极则吸引水分子中的氧离子(OH-),发生氧化反应:4OH-->2H2O+O2+4e-即氧离子失去电子形成氧气。
通过这两个反应,水分子被分解为氢气和氧气。
氢气以气体形式在电解槽的顶部产生,并向上排出。
而氧气则以气体形式在电解槽的底部产生,并向下排出。
氢气和氧气分别通过管道进入收集器。
收集器可以是储气罐或压缩机,用于储存和处理生成的气体。
控制系统用于监测和控制电解过程。
它可以根据需要调整电解槽的电压和电流,并监测氢气和氧气的产量和纯度。
1.准备工作:清洁电解槽和电极,检查设备和管道,确保正常运行。
2.填充水:向电解槽中注入适量的水,确保电解槽内水的浸没电极。
3.启动电源:将电源连接到电解槽的阳极和阴极,根据需要设置电压和电流。
4.开始电解:启动电源,使水电解反应开始进行,产生氢气和氧气。
5.收集气体:将产生的氢气和氧气分别通过管道进入收集器进行储存。
6.控制和监测:通过控制系统对电解过程进行监测和调整,确保正常运行和产气质量。
总的来说,水电解制氢装置的工作原理是利用电解反应将水分解为氢气和氧气,并通过相应的结构和工艺流程进行收集和处理,从而实现氢气的制备。
水电解制氢装置工艺流程
第三节水电解制氢装置工艺流程1、水电解制氢装置得组成本装置由电解槽、气液处理器、整流装置、控制柜(计算机管理系统)、加水泵、碱箱、水箱等几大部分组成。
2、工艺流程简介2、1 气体系统当电解槽接通直流电源,电解电流上升到一定数值时,电解槽内得水被电解成氢气与氧气。
来自电解槽内各电解小室阴极侧得氢气与碱液,借助循环泵得扬程与气体升力,进入氢分离洗涤器得分离段(制氢量≥80m3/h得先进入碱液换热器,然后进入分离器),在重力得作用下氢气与碱液分离.分离后得气体进入洗涤段,对气体进行冷却、洗涤(制氢量≥175m3/h得无洗涤)与除雾,然后进入贮罐待用(对CNDQ型制氢装置,气体再经过干燥处理才进入贮罐)。
氧气分离过程基本相同.氧气放空或进入贮罐待用。
2、2 电解液循环系统电解液循环得目得在于向电极区域补充电解消耗得纯水,带走电解过程中产生得氢气、氧气与热量,增加电极区域电解液得搅拌,减少浓差极化电压,降低碱液中得含气度,降低小室电压,减少能耗等,以使电解槽在稳定条件下工作.碱液循环量得大小影响槽内小室电压与气体纯度。
对于一个特定得电解槽,应有一个合适得循环量。
一般槽内电解液更换次数每小时2~4次。
在常压电解系统中,通常用自然循环,而在压力电解系统中,因电解装置体积小,管道细,气液流通阻力大,加上电流密度较大,要求电解液更换得次数比较多,采用自然循环难于达到,一般采用强制循环。
碱液在氢分离器与氧分离器中,靠重力作用与氢、氧气体分离后,通过氢氧分离器得连通管汇总,再经碱液过滤器除去机械杂质,然后由碱液循环泵把碱液送入电解槽,形成完整得电解液循环系统.2、3 气体排空(氮气置换)系统水电解制氢装置设有充氮口,用于系统得气密检查与开机前得氮气置换.制氢系统开车后,氢气纯度达到要求后才能被送到贮罐(或净化设备),在未达到要求纯度以前得氢气可通过调节阀后得气体放空阀放空.2、4原料水补充系统电解过程中,装置内得原料水一直不停地在消耗,因此,为保证水电解得连续进行,需定期向制氢装置内补充原料水。
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水电解制氢装置 工作原理结构及工艺流程
1.水电解制氢装置工作原理
水电解制氢的原理是由浸没在电解液中的一对电极中 间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池 ,当通以一定
的直流电时,水就发生分解,在阴极析出氢气 ,阳极析出氧气。
其反应式如下:
阴 极: 2H 2O +2e →H 2↑+2OH -
阳
极:
2OH -
-2e →H 2O +1/2O 2↑
直流额定电压(V ) 28 56
总反应:
2H 2O →2H 2↑+O 2↑
产生的氢气进入干燥部分,由干燥剂吸附氢气携带的水 分,达到用户对氢气湿度的要求。
本装置干燥部分采用原料氢气再生,在一干燥塔再生的 同时,另一干燥塔继续进行工作。
2.水电解制氢装置的用途与技术参数
纯水耗量(kg/h) 5 10
主电源动力电源容量40 75
(KVA)
原料水水质要电导率≤5μs/cm 氯离子含量<2mg/l 悬浮求物<1mg/l
3
冷却水用量(m/h)
3
整流柜冷却水出口背压<0.1Mpa
电解槽直流电耗≤4.8KWh/m3H2
碱液浓度26~30%KOH 自控气源压力0.5~0.7Mpa
气源耗量 3.5m3/h
主电源动力电电压N380V50HzC相~220V50Hz
整流柜电源0.5KV380 三相四线50Hz
控制柜电源AC220V50Hz
冷却水温度≤32℃
冷却水压力0.4~0.6MPa
冷却水水质≤6德国度
氢气出口温度≤40℃
干燥温控温度250℃~350℃
干燥加热终止温度180℃
干燥器再生周期24h
环境温度0~45℃
表1 制氢装置主要技术参数表
2.1设备的用途
CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团
公司第七一八研究所新研制
成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备,其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平,适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门,是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。
2.2主要技术参数
CNDQ5~10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数
如表1
本装置采用微机控制,对本装置的主要的主要参数:压力、温度、氢氧液位差可进行自动调节;对干燥器的再生时间及再生温度进行自动控制。
对装置的工作压力、温度、氢
液位、氧液位、氢气纯度能集中显示;在干燥器再生开始及
结束事,有自动声光报警。
若氢阀后压力、冷却水压力、气
源压力、氢氧液位上下限、氢氧纯度产生一定的偏差事能自
动声光报警;若装置的主要参数压力、温度、氢氧液位、碱
液循环量、气源压力偏离正常值太大,又不能及时处理事,
该装置能自动声光报警停车;为了进一步提高本装置的安全
运行系数,装置的主要参数压力,设置了双重独立系统,当
系统压力控制失灵,装置的运行状态达到危险值时,该独立
系统可使装置自动声光报警并停车。
原料水补充有自动和手
动两种方式。
3水电解制氢装置结构
本装置由框架一、整流柜、控制柜、配电装置、计算机
管理系统、框架二、框架三等几部分组成。
3.1框架一
框架一由电解槽、氢、氧分离器、氢洗涤器、循环泵、
干燥器、冷却器、汽水分离器等组成,电解槽为压滤式双极
性结构,一端下部有进液管,另一端上部有氢气、氧气及碱
液出口管,中间极板为正极,两端极板为负极。
3.2整流柜
整流柜由整流变压器,整流装置组成,用于供给电解所
需直流电源。
使用方法详见“可控硅整流装置使用说明书”。
3.3控制柜及计算机管理系统
控制柜由下位机、电磁阀、安全栅、测量仪表及控制仪
表组成,计算机管理系统主要由上位机及打印机组成。
能够
实现自动控制、自动检测、自动存罐。
显示、故障报警、连
锁、自动开机与停机等功能。
3.4配电装置
配电装置一般由配电柜和动力柜组成,用于对制氢系
统所有动力装置的供电,对循环泵,加水泵、风机等动力设
备的启停进行控制。
3.5框架二
框架二为氢气分配装置,与制氢装置、储氢罐及发电
机供氢管道相连接。
3.6框架三
框架三用于碱液的配制和储存、原料水的储存以及为
制氢装置提供原料水及碱液。
4水电解制氢装置工艺流程
水电解制氢装置工艺流程详见附录一工艺流程图。
4.2电解液循环系统
从电解槽出来夹带氢气和氧气的碱液在氢分离器和氧
分离器中,在重力作用下分别与氢气、氧气分离,经蛇管冷
却后,电解液通过氢、氧分离器底部的连通管经过过滤器进
入循环泵,然后进入电解槽形成了电解液循环系统。
4.3补充系统
4.3.1补充原料水
水箱中的水通过加水泵经过止回阀H1、球阀Q5被注入氢洗涤器,先供冷却洗涤,然后通过溢流管流入氢分离器,经循环泵送入电解槽,不断地补充电解消耗的原料水。
4.3.2补充碱液
水电解过程中,碱起到增加电导作用,理论上不消耗碱, 正常运行中一般不需补充碱,如确需补充碱时,可通过加水泵经过止回阀H2、球阀Q1直接泵入碱液循环系统中。
注意:在补碱液时,应关闭补水阀Q1,避免碱液加入氢洗
涤器内。
4.4冷却水系统冷却
水共分四路
第一路:进入整流柜以冷却可控硅整流元件。
第二路:通过冷却水调节阀分别进入氢、氧分离器内部
蛇管,以冷却循环碱液,从而达到控制系统工作温度的目的。
第三路:通过球阀Q11进入气体冷却器内部蛇管,以冷却氢气,此冷却水为常流水,由Q11调节流量大小。
4.5氮气吹扫系统
通过J1,J7向系统内充氮气,用于系统的气密试验与开
机前的氮气吹扫。
当使用氮气时用软管与氮气源临时连接, 不用金属管道与氮气管道气源固定连接。
4.6排污系统
排污管道共分三处
第一处:框架一的排污口(排污阀Q12)。
第二处:通过球阀Q7、Q8排出气水分离器中的水。
第三处:为框架三排污口。