ייצור מימן על ידי אלקטרוליזה של מים - טכנולוגיה וציוד

אלקטרוליזה של מים היא תהליך פיסיקלי-כימי שבו מים מתפרקים לחמצן ומימן בהשפעת זרם חשמלי ישר. מתח DC עבור התא מתקבל, ככלל, על ידי תיקון של זרם חילופין תלת פאזי. בתא אלקטרוליטי, מים מזוקקים עוברים אלקטרוליזה, בעוד שהתגובה הכימית מתנהלת לפי הסכמה הידועה הבאה: 2H2O + אנרגיה -> 2H2 + O2.

כתוצאה מחלוקת מולקולות המים לחלקים, מימן מתקבל בנפח פי שניים מחמצן. הגזים במפעל מיובשים ומקוררים לפני השימוש. צינורות היציאה של המכשיר מוגנים תמיד עם שסתומי אל-חזור למניעת שריפות.

המבנה עצמו עשוי מצינורות פלדה ויריעות פלדה עבות, מה שמקנה לכל המבנה קשיחות וחוזק מכני גבוה. מיכלי גז חייבים לעבור בדיקת לחץ.

היחידה האלקטרונית של המכשיר שולטת בכל שלבי תהליך הייצור ומאפשרת למפעיל לנטר את הפרמטרים של הפאנל ומדדי הלחץ, מה שמבטיח בטיחות. יעילות האלקטרוליזה היא כזו שכ-500 מ"ק משני הגזים מתקבלים מ-500 מ"ל מים בעלות של כ-4 קילוואט לשעה של אנרגיה חשמלית.

בהשוואה לשיטות אחרות לייצור מימן, לאלקטרוליזה של מים יש מספר יתרונות. ראשית, נעשה שימוש בחומרי הגלם הזמינים - מים וחשמל מופחתים. שנית, אין פליטות מזהמות במהלך הייצור. שלישית, התהליך אוטומטי לחלוטין. לבסוף, התפוקה היא מוצר טהור למדי (99.99%).

לכן, מפעלי אלקטרוליזה והמימן המופק מהם משמשים כיום בתעשיות רבות: בסינתזה כימית, בטיפול בחום של מתכות, בייצור שמנים צמחיים, בתעשיית הזכוכית, באלקטרוניקה, במערכות קירור בחשמל וכו'.

מפעל האלקטרוליזה מסודר כדלקמן. בחוץ נמצא לוח הבקרה של מחולל המימן. כמו כן, הותקנו מיישר, שנאי, מערכת חלוקה, מערכת מים מפורזים ובלוק למילויו.

בתא אלקטרוליטי, מימן מיוצר בצד לוחית הקתודה ומיוצר חמצן בצד האנודה. זה המקום שבו גזים עוזבים את התא. הם מופרדים ומוזנים למפריד, לאחר מכן מקוררים במים מופחתים, ואז מופרדים על ידי כוח הכבידה מהפאזה הנוזלית. המימן נשלח ל scrubber שבו טיפות נוזלים מוסרות מהגז ומקוררות בסליל.

לבסוף, מימן מסונן (מסנן בחלק העליון של המפריד), שם טיפות המים מסולקות לחלוטין, ונכנס לתא הייבוש. החמצן מופנה בדרך כלל לאטמוספירה. המים המנוזלים נשאבים למכונת הכביסה.

כאן, שומרת משמשת להגברת המוליכות החשמלית של המים. אם פעולת האלקטרוליזר נמשכת כרגיל, אזי ממלאים את הנוזל פעם בשנה בכמות קטנה. אשלגן הידרוקסיד מוצק מונח במיכל נוזלי ששני שליש מלא במים מופחתים, ואז נשאב לתמיסה.

מערכת קירור המים של האלקטרוליזר משרתת שתי מטרות: היא מקררת את הנוזל ל-80-90 מעלות צלזיוס ומקררת את הגזים המתקבלים ל-40 מעלות צלזיוס.

מערכת ניתוח הגז לוקחת דגימות מימן. טיפות השורית שבמפריד מופרדות, הגז מוזן לנתח, הלחץ מופחת, ובודקים את תכולת החמצן של המימן. לפני שהמימן מופנה למיכל, נקודת הטל נמדדת במד הלחות. ישלח אות למפעיל או למחשב כדי להחליט האם המימן המופק מתאים למסירה למיכל האגירה, האם הגז עומד בתנאי הקבלה.

לחץ העבודה של היחידה מווסת על ידי מערכת בקרה אוטומטית. החיישן מקבל מידע על הלחץ באלקטרוליזר, ולאחר מכן הנתונים נשלחים למחשב, שם הם מושווים עם הפרמטרים שנקבעו. לאחר מכן התוצאה מומרת לאות בסדר גודל של 10 mA ולחץ הפעולה נשמר ברמה קבועה מראש.

טמפרטורת הפעולה של היחידה מווסתת על ידי שסתום דיאפרגמה פניאומטי.המחשב ישווה באופן דומה את הטמפרטורה לנקודת ההגדרה וההפרש יומר לאות מתאים עבור PLC.

בטיחות האלקטרוליזר מובטחת על ידי מערכת החסימה והאזעקה. במקרה של דליפת מימן, האיתור מתבצע באופן אוטומטי על ידי גלאים. במקרה זה, התוכנית מכבה מיד את הדור ומתחילה את המאוורר כדי לאוורר את החדר. על המפעיל להחזיק גלאי נזילות נייד. כל האמצעים הללו מאפשרים להשיג רמה גבוהה של בטיחות בפעולת האלקטרוליזרים.