《制氢站培训资料》PPT课件

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此时： 阳极反应：4 OH一—4e = 2 H2O + O2 阴极反应：4 H2O + 4e = 2 H2 ↑ + 4 OH总反应 2 H2O = 2 H2 ↑ + O2 ↑
从反应方程式得出： （1）水电解时，产生一份氧气和两份氢气。 （2）加入KOH或NaOH只起导电作用，在电解过程中不被消耗。
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工人在组装电解槽
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端极板和垫片，我厂采购的电解槽6根拉杆
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（1）串联式：电流小、电压大。
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（2）并联式：电流大、电压小。 中间接正极，两端接地，本厂使用这种方式的电解槽，电解槽 放在框架上，若用串联式，会与框架形成回路，产生电流，而并联 式由于两端接地，消除了这种隐患。
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四、水电解制氢装置的工作原理
1、电解定律：
任何物质在电解过程中，在数量上的变化都服从法拉第定律。
（1）电解时，在电极上析出的物质的数量，与通过溶液的电流强 度和通电时间成正比，也就是说与通过溶液的电量成正比。
G = KeIt 式中：G—化学反应生成物的量
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第二章 水电解制氢装置组成
一、电解槽分类：
1、单极性电解槽：单极电解槽是由外部并联若干个电解 槽组成的。而单元电解槽由若干个彼此交替的、彼此平行的 阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只能做阳极或阴极。 单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。
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6、在硅钢片的生产中，需要高纯度的氢气作保护气；在硬质合 金、粉末冶金材料的生产中，也需要高纯度氢气作保护气。
7、在一些薄板、带钢的轧制中常常使用氮气—氢气混合气，作 为保护气。
8、在电子工业中，也十分广泛地使用高纯度氢气，主要用于电 子材料、半导体材料和器件、集成电路以及真空器件的生产。
9、在建筑材料和轻工业中，如玻璃和人造宝石的制造和加工， 氢气被广泛地用作燃烧气和保护气。
H2O = H+ + OH -
将一对电极插入水中，通以电流，氢离子逐渐向阴极移动，在 阴极上取得电子被还原为 H2 。Na+或 K+离子在电解液的浓度下，其 析出要比氢析出电位负的多，因此阴极上H+先放电，析出氢；OH一逐 渐移向阳极，阳极失去电子而被氧化为O2 。
纯水是极弱的电解质， H+ 及OH一离子浓度极少，在 25 ℃ 时， [ OH—］ = 1 ×10-7M．可以说纯水几乎是不导电的。所以在水电解 时必须加入其它的强电解质，如 Na0H 或 KOH ，以增强导电能力。
氢气优点：便于储存和运输，对环境无污染，被誉为“清洁”的新 能源。
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三、氢气制取方法
1、水电解：设备体积小，流程简单，纯度高，杂质少，无污染； 但能耗高，产量小。
2、氨分解：产气量大，但纯度不高。 3、甲醇、天然气裂解：能耗低，产气量大，杂质复杂，不易分 离。
I—电流 T—通电时间 Ke—电化当量
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（2）用相同的电量通过不同的电解质溶液时，各种溶液在两极 上析出的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96500库仑（C）的电量，以法拉第（F）表示。
1法拉第=96500库仑=26.8安培·小时
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2、双极性压滤式电解槽：
双极性电解槽的极板也是垂直的，互相平行排列，电流只从 一端极板导入，通过电极经电解液，传到下个一块极板，由另一端 极板输出。
每个电极板即产生氢，又产生氧，每个电极既是阳极又是阴极。 它使用有绝缘边的隔膜作为电解小室的中间层，这样具有压滤机的 结构，所以称双极性压力式电解槽。双极性水电解槽中的每块极板 都传导总的电流。槽内电压决定于相邻两电极的电位差。电解槽的 总电压为各个小室电压之和。
第八章 配制电解液
第九章 系统的操作规程
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制氢站培训教材------第一版 第一章 水电解制氢原理
一、氢气的性质
氢气是无色、无臭、无毒和无味的可燃气体。它同氮气、氩气、甲 烷等气体一样，都是窒息气，扩散性强，还原性强，导热系数高。氢气 的化学性质活泼，可与许多非金属化合。
氢气是一种易燃、易爆的气体。在空气中的爆炸极限：上限75 . 5 % ，下限4 % ；在纯氧中的爆炸极限：上限94 % ，下限4 ％。氢气的 着火性能随着温度和压力的不同而变化。
3、在尼龙、塑料、农药的生产中也都离不开氢，需加入一定纯度 的氢气，生产相应的产品。
4、在冶金工业中，氢气的使用颇为广泛。在有色金属—钨、钼、 钛等的生产和加工中，使用高纯度的氢气作为还原气。
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5、在一些磁性材料、磁性合金的生产中，需要高纯度氢气作保 护气，以提高其磁性和稳定性。
显然，电化当量的数值应等于化学当量e 被法拉第常数除所得 的商，即
G = Ke·I·t ＝I·t·e/F
因此在阴极上析出1mol分子的氢，所需的电量为：
It = G·F / e = 2×26.8 ＝53.6 （安·时）
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2 、水的电解
水存在下面的电离平衡:
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******发电有限公司设备部制作 2011年2月
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目录
第一章 水电解制氢装置
第二章 水电解制氢装置组成
第三章 气液处理器
第四章 水电解制氢工艺流程
第五章 氢气纯化干燥装置
第六章 其他设备
第七章 设备维护、安全事项与故障的排除
爆炸条件：（1）在爆炸范围内。
（2）有热源，着火点在20µj。
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二、氢气的用途
氢气广泛应用于电力、化学、冶金、电子、等工业部门：
1、在电力工业中，氢气可作为汽轮发电机的冷却剂，导热系数高。 液态氢又是宇航和火箭的重要燃料；固态氢具有金属性并有超导性能。
2、在化学化工方面，氢是合成氨、氯化氢、有机合成的氢化反应 和油脂硬化等的原料。