电解水制氢 PPT
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液也必须重新回到电解槽中，所以它们都与补给水箱（平衡箱5）连通， 以达到节省KOH的目的。
碱液系统
• 双点划线部分为碱液系统。 • 在电解水装置实际运行时，由于漏泄、携带等原因，
KOH溶液的浓度会逐渐降低，因此必须每隔一定时 间向电解槽中补充碱液
电解槽
• 电解槽是制氢装置的主体设备。发电厂广泛使用压滤式水电解槽 • 主要性能要求：
电解水制氢
制氢装置
• 中压电解水制氢装置：
– 工作温度：70~80℃ – 电解液：KOH溶液
• 系统构成：
– 电解槽：主设备 – 氢侧系统、 – 氧侧系统 – 补给水系统 – 碱液系统 – 纯水制备 – 其它：氢气和氧气的储存、纯化、压缩输送设备以及
有关控制仪表和电源等。
制氢系统图
• 1-电解槽；2-氢侧分离器；3-氢侧洗涤器；4-氢侧压力调节器；5-平衡箱；6-冷却器；7储氢罐；8-氧侧分离器；9-氧侧洗涤器；10-氧侧压力调节器；11-氧侧水封槽；12-碱液 箱；13-碱液过滤器；14-挡火器
补充水质量要求
• 电解液中的杂质除来源于药品之外，还可能 来自不纯净的补充水常用的补充水是汽轮机 的凝结水
电解液质量标准
• 电解液的主要质量指标是氢氧化钾含量。 • 在配制和运行监督中，为方便起见，重点掌握其比重。
气体分离器
• 电解槽产生的氢气与氧气由电解槽溢出时，携带 了部分呈雾状的电解液与气体一同进入各系统中。
• 电解液是以一根总管供给各电解室的。
• 每一电解室又用石棉布分隔成氢侧（阴极） 和氧侧（阳极）。
• 电解产生的氢气和氧气分别汇总于隔膜框 上的氢气总管和氧气总管后导出。
极板与端极板
• 极板：电解槽中间的隔板。
– 极板由三片钢板组成，中间一块起分隔电解室 及支持作用，无孔。其两侧分别铆接一块带小 孔的钢板，一侧为阳极，一侧为阴极。
– 阳极的一侧为防止氧腐蚀而镀有镍保护层。
• 端极板：电解槽两端的极板。
– 阴、阳端极板内侧各焊不镀镍的阴极和一块镀 镍的阳极。
– 端极板除了起引入电流的作用外，也起紧固整 个电解槽钢板的作用，所以要厚一些。
隔膜框
• 隔膜框是构成各电解室的主要部分，每一个隔膜 框构成一个电解室。
• 它是一种空心环状厚钢板，在里圈由压环将石棉 布固定在上面。
• 石棉布呈多微孔组织，以便通过K+和OH-。 • 隔膜框上部在氢、氧两侧均开有小孔，称为气道
圈，用以通过氢气和氧气。隔膜框下部设有液道 圈，用以通过电解液。 • 气体总出口和碱液进口均设在电解槽中部，称为 中心隔膜框，它比其他隔膜框稍厚，这样可以改 善电解液的均匀性，并使各部分的温差减小。
绝缘材料பைடு நூலகம்
– 制得的氢气纯度高； – 能耗低； – 结构简单； – 制造维修方便且使用寿命长； – 材料的利用率高； – 价格低廉。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
• 电解槽中平行、直立地设置数块至数十块 电极板，它们将整个电解槽分成若干个电 解室，串联相接。
• 电解槽的总电压为各电解室电压之和，总 电流与各电解室电流相等。
• 在洗涤器中将气体温度降至常温，
氧侧系统
• 由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分 离器8、洗涤器9、压力调节器10和水封槽11后，排放大气 或存罐备用。
补给水系统
• 图中的虚线部分为补给水系统 • 在电解水的过程中，必须连续不断地补充被消耗的纯水。 • 各系统中的分离器、洗涤器和压力调节器中分离和洗涤下来的KOH溶
• 氢侧系统：由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离器2、洗涤器3、 压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器6后，存入储氢罐备用。
• 氧侧系统：由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分离器8、洗涤器9、 压力调节器10和水封槽11后，排放大气或存罐备用。
氢侧系统
由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离 器2、洗涤器3、压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器6 后，存入储氢罐备用。
• 系统中有氢、氧 分离器，
分离器液位
• 在运行过程中要求分离器中的液位高于电 解槽，以保证电解槽中充满电解液，不使 隔膜外露，并使分离器与电解槽之间电解 液的正常循环和冷却得到保证，否则会使 阴阳极之间浓度差增大，降低电解效率， 并形成浓差电池而腐蚀设备。
气体洗涤器
• 从分离器送出的氢、氧气体的温度较高， 其中仍然含有水蒸气和少量电解液，所以 必须再经过气体洗涤器进一步冷却、洗涤
出气小孔，造成电解液循环不良。
– 在电解过程中不断地补充水和碱都将可能引入上述杂 质离子。
为了保证电解槽的正常运行和延长使用周期，固 体碱、补充水和电解液应当符合要求。
氢氧化钾的纯度要求
电解质KOH的纯度，直接影响电解后 产生气体的品质和对设备的腐蚀。
当电解液含有碳酸盐和氯化物时，阳极 上会发生下列有害反应：
• 分离器的作用：
– 利用冷却和扩容作用充分分离出电解液，并使之重新 流回电解槽，
– 保证电解槽在满负荷或空载时，始终充满电解液。 – 由于电流通过电解液时有一部分电能变为热能而使电
解液温度升高，分离器还有冷却电解液的作用，使温 度保持在80℃以下。
分离器
• 分离器的外形为 圆筒形立式容器， 内部设有冷却用 蛇形管，
2 C3 2 O 4 e 2 C2 O O 2
2Cl2eC2l
上述反应的发生，导致： •消耗电能， •使氧气中混入氯气等而降低其纯度， •生成的二氧化碳立刻被碱液吸收，复原成碳酸盐，致使CO的放电 反应反复进行下去，耗费掉大量电能。
•反应生成的氯气也可被碱液吸收生成次氯酸盐和氯酸盐，它们又 有被阴极还原的可能，这也要消耗电能。
• 隔膜框与极板之间设有难解难分缘垫圈。 要求绝缘垫圈能够耐碱、耐热、耐压力。 它能起到绝缘作用，使隔膜框不带电，而 且有密封作用，以防止电解液外漏。
电解液
• 电解液中的杂质对水的电解有很大的影响。
– Cl-和SO42-能强烈地腐蚀镍阳极； – Fe3+附着于石棉布隔膜和阴极上，会增大电解池电压， – CO32+能恶化电解液的导电度，含量过高会析出结晶； – Ca2+、Mg2+有可能生成其碳酸盐沉淀，堵塞进液孔和
碱液系统
• 双点划线部分为碱液系统。 • 在电解水装置实际运行时，由于漏泄、携带等原因，
KOH溶液的浓度会逐渐降低，因此必须每隔一定时 间向电解槽中补充碱液
电解槽
• 电解槽是制氢装置的主体设备。发电厂广泛使用压滤式水电解槽 • 主要性能要求：
电解水制氢
制氢装置
• 中压电解水制氢装置：
– 工作温度：70~80℃ – 电解液：KOH溶液
• 系统构成：
– 电解槽：主设备 – 氢侧系统、 – 氧侧系统 – 补给水系统 – 碱液系统 – 纯水制备 – 其它：氢气和氧气的储存、纯化、压缩输送设备以及
有关控制仪表和电源等。
制氢系统图
• 1-电解槽；2-氢侧分离器；3-氢侧洗涤器；4-氢侧压力调节器；5-平衡箱；6-冷却器；7储氢罐；8-氧侧分离器；9-氧侧洗涤器；10-氧侧压力调节器；11-氧侧水封槽；12-碱液 箱；13-碱液过滤器；14-挡火器
补充水质量要求
• 电解液中的杂质除来源于药品之外，还可能 来自不纯净的补充水常用的补充水是汽轮机 的凝结水
电解液质量标准
• 电解液的主要质量指标是氢氧化钾含量。 • 在配制和运行监督中，为方便起见，重点掌握其比重。
气体分离器
• 电解槽产生的氢气与氧气由电解槽溢出时，携带 了部分呈雾状的电解液与气体一同进入各系统中。
• 电解液是以一根总管供给各电解室的。
• 每一电解室又用石棉布分隔成氢侧（阴极） 和氧侧（阳极）。
• 电解产生的氢气和氧气分别汇总于隔膜框 上的氢气总管和氧气总管后导出。
极板与端极板
• 极板：电解槽中间的隔板。
– 极板由三片钢板组成，中间一块起分隔电解室 及支持作用，无孔。其两侧分别铆接一块带小 孔的钢板，一侧为阳极，一侧为阴极。
– 阳极的一侧为防止氧腐蚀而镀有镍保护层。
• 端极板：电解槽两端的极板。
– 阴、阳端极板内侧各焊不镀镍的阴极和一块镀 镍的阳极。
– 端极板除了起引入电流的作用外，也起紧固整 个电解槽钢板的作用，所以要厚一些。
隔膜框
• 隔膜框是构成各电解室的主要部分，每一个隔膜 框构成一个电解室。
• 它是一种空心环状厚钢板，在里圈由压环将石棉 布固定在上面。
• 石棉布呈多微孔组织，以便通过K+和OH-。 • 隔膜框上部在氢、氧两侧均开有小孔，称为气道
圈，用以通过氢气和氧气。隔膜框下部设有液道 圈，用以通过电解液。 • 气体总出口和碱液进口均设在电解槽中部，称为 中心隔膜框，它比其他隔膜框稍厚，这样可以改 善电解液的均匀性，并使各部分的温差减小。
绝缘材料பைடு நூலகம்
– 制得的氢气纯度高； – 能耗低； – 结构简单； – 制造维修方便且使用寿命长； – 材料的利用率高； – 价格低廉。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
• 电解槽中平行、直立地设置数块至数十块 电极板，它们将整个电解槽分成若干个电 解室，串联相接。
• 电解槽的总电压为各电解室电压之和，总 电流与各电解室电流相等。
• 在洗涤器中将气体温度降至常温，
氧侧系统
• 由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分 离器8、洗涤器9、压力调节器10和水封槽11后，排放大气 或存罐备用。
补给水系统
• 图中的虚线部分为补给水系统 • 在电解水的过程中，必须连续不断地补充被消耗的纯水。 • 各系统中的分离器、洗涤器和压力调节器中分离和洗涤下来的KOH溶
• 氢侧系统：由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离器2、洗涤器3、 压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器6后，存入储氢罐备用。
• 氧侧系统：由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分离器8、洗涤器9、 压力调节器10和水封槽11后，排放大气或存罐备用。
氢侧系统
由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离 器2、洗涤器3、压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器6 后，存入储氢罐备用。
• 系统中有氢、氧 分离器，
分离器液位
• 在运行过程中要求分离器中的液位高于电 解槽，以保证电解槽中充满电解液，不使 隔膜外露，并使分离器与电解槽之间电解 液的正常循环和冷却得到保证，否则会使 阴阳极之间浓度差增大，降低电解效率， 并形成浓差电池而腐蚀设备。
气体洗涤器
• 从分离器送出的氢、氧气体的温度较高， 其中仍然含有水蒸气和少量电解液，所以 必须再经过气体洗涤器进一步冷却、洗涤
出气小孔，造成电解液循环不良。
– 在电解过程中不断地补充水和碱都将可能引入上述杂 质离子。
为了保证电解槽的正常运行和延长使用周期，固 体碱、补充水和电解液应当符合要求。
氢氧化钾的纯度要求
电解质KOH的纯度，直接影响电解后 产生气体的品质和对设备的腐蚀。
当电解液含有碳酸盐和氯化物时，阳极 上会发生下列有害反应：
• 分离器的作用：
– 利用冷却和扩容作用充分分离出电解液，并使之重新 流回电解槽，
– 保证电解槽在满负荷或空载时，始终充满电解液。 – 由于电流通过电解液时有一部分电能变为热能而使电
解液温度升高，分离器还有冷却电解液的作用，使温 度保持在80℃以下。
分离器
• 分离器的外形为 圆筒形立式容器， 内部设有冷却用 蛇形管，
2 C3 2 O 4 e 2 C2 O O 2
2Cl2eC2l
上述反应的发生，导致： •消耗电能， •使氧气中混入氯气等而降低其纯度， •生成的二氧化碳立刻被碱液吸收，复原成碳酸盐，致使CO的放电 反应反复进行下去，耗费掉大量电能。
•反应生成的氯气也可被碱液吸收生成次氯酸盐和氯酸盐，它们又 有被阴极还原的可能，这也要消耗电能。
• 隔膜框与极板之间设有难解难分缘垫圈。 要求绝缘垫圈能够耐碱、耐热、耐压力。 它能起到绝缘作用，使隔膜框不带电，而 且有密封作用，以防止电解液外漏。
电解液
• 电解液中的杂质对水的电解有很大的影响。
– Cl-和SO42-能强烈地腐蚀镍阳极； – Fe3+附着于石棉布隔膜和阴极上，会增大电解池电压， – CO32+能恶化电解液的导电度，含量过高会析出结晶； – Ca2+、Mg2+有可能生成其碳酸盐沉淀，堵塞进液孔和