Hidrogén generátor

A hidrogéngenerátorok a víz elektrolitikus disszociációját használják a nagy tisztaságú hidrogén folyamatos ellátására. A víz tisztasága fontos az optimális teljesítményükhöz.

A következő szennyeződéseket kerülni kell:
Ionok
A vízben jelenlévő ionok zavarhatják az elektrolízis folyamatát, és károsíthatják az elektrokémiai cellákat. Ezeket el kell kerülni. Az ioncserélő gyanták és/vagy a fordított ozmózisos technológiák eltávolíthatják a csapvízben jelen lévő ionok nagy részét, így a víz alkalmas erre az alkalmazásra.

Részecskék
A részecskék lerakódhatnak a vezetékeken és membránokon, károsíthatják az elektrokémiai cellákat, és zavarhatják a műszer működését.

Szerves
A szerves anyagok nagy terhelése potenciálisan lerakódásokat képezhet az elektródák felületén, vagy bevonatot képezhet a membránokon, és így befolyásolhatja a helyi áramot. Ezenkívül a szerves vegyületeket tápanyagként is felhasználhatják a baktériumok, ezért ezeket minimálisra kell csökkenteni.

Baktériumok
A baktériumok szintjét minimálisra kell csökkenteni, hogy megakadályozzuk a biofilm képződését a műszerben. A baktériumok szintje minimálisra csökkenthető a vízben lévő szerves anyagok szintjének szabályozásával. Szűrés is használható.

A hidrogéngenerátorok felhasználóinak követniük kell a gyártó ajánlásait a műszereikhez szükséges vízminőséggel kapcsolatban. A víz minősége fontos a hidrogéngenerátorok optimális működéséhez, és egyes műszerek beépített ellenállás- vagy vezetőképesség-mérőkkel rendelkeznek, amelyek segítenek megelőzni a műszer nem megfelelő vízminőség miatti károsodását. Általában frissen tisztított víz ajánlott, amelynek ellenállása 1 MΩ.cm vagy annál nagyobb.

A hidrogén hidrogéngenerátorokon keresztül történő előállítása a vízből és a fosszilis tüzelőanyagokból történő energiatárolás egyik kulcsfontosságú lehetősége. A hidrogéngázt ma már kevés járműben használják szennyezésmentes üzemanyagként, a gázt vízből állítják elő, és égésének mellékterméke víz. Így a hidrogéntermelés valószínűleg fontos szerepet játszik a kritikus energetikai kihívások kezelésében.
Most ezt a technológiát különféle alkalmazásokban is használják, mint például az üzemanyagcellák, a vegyi feldolgozás, a finomítás, a kőolaj visszanyerése és így tovább.

Az állandó kutatás és fejlesztés lehetővé tette a hidrogéngenerátorok innovációját, amelyek biztonságosabbak, környezetbarátabbak, hatékonyabbak és költséghatékonyabbak az igény szerinti hidrogéngáz előállítására, mint a végfelhasználói alkalmazásokban használt nagynyomású palackok.

A hidrogéngenerátor fő alkotóeleme az elektrolizáló cella, amely két elektródát, azaz egy anódot és egy katódot tartalmaz. Mindkét elektródát ioncserélő membrán választja el. Az elektródáknál platina katalizátort használnak az elektrolízis folyamatához. A folyékony ammónia a hidrogéngenerátorok alapanyaga. Az elpárologtatás után aktivált nikkel katalizátor kerül beépítésre a bontókazánba. A hőcsere megtörténte után a lebontott gáz lehűl, az ammóniagáz visszanyeri a hőt, és a bomlási kazánba kerül lebontásra. Vegyes gáz keletkezik, amely általában a gáztisztító rendszerbe kerül, hogy megszabaduljon a nedvességtől és egyéb szennyeződésektől. Ilyen módon hidrogén keletkezik.

Noha a hidrogénenergia tárolása nagyobb sűrűsége miatt drágább, mint a fosszilis tüzelőanyagok, a környezetbarát és zéró károsanyag-kibocsátású járművekkel kapcsolatos tudatosság növekedése az emberek körében világszerte növeli a hidrogén iránti keresletet. Az ázsiai-csendes-óceáni régió birtokolja jelenleg a legnagyobb piaci részesedést, számos tényező miatt, mint például az üzemanyagcellák iránti kereslet megugrása az autóiparban, a különféle ammóniás műtrágyák iránti kereslet növekedése stb.

A hidrogéngenerátorok piacának növekedését a termelő létesítmények ideiglenes bezárása is bizonyos mértékben hátráltatta. Másrészt a kórházak folyamatos energiaigénye, különösen a világjárvány kezdeti időszakában, megmozgatta a hidrogén-üzemanyagcellák iránti keresletet, ami pozitívan hatott a hidrogéngenerátorok piacára.

Ezen túlmenően a számos vegyipari alapanyag iránti igény több iparágban jövedelmező lehetőségeket kínál a hidrogéngenerátor-ipar növekedéséhez. A hidrogéngenerátorok gyors technológiai fejlődése és elektromos hatékonysága hatalmas kilátásokat és exponenciális növekedést hoz a piacra a közeljövőben

A hidrogéngenerátor hidrogéngáz (H2) előállítására szolgáló berendezés, működési elve az elektrolitikus víz reakcióján alapul. A hidrogéngenerátor működési elve és funkciója a következő:

Működési elv
A hidrogéngenerátor működési elve főként vízelektrolízis reakcióból áll. A víz (H2O) általában hidrogénből (H2) és oxigénből (O2) áll, míg a víz elektrolízise során hidrogénre és oxigénre bomlik le. A specifikus reakcióegyenlet a következő:

2H2O (liquid) ->2H2 (gáz)+O2 (gáz)
A hidrogéngenerátorban általában elektrolitikus cellát használnak, amely két elektródát tartalmaz: egy anódot és egy katódot. Ezt a két elektródát elektrolitoldatba merítik, általában lúgos (például nátrium-hidroxid) vagy savas (például kénsav) oldatba.
Ha egy külső áramforrást (általában egyenáramú áramforrást) csatlakoztatunk az elektrolitikus cella elektródáihoz, a következő két reakció lép fel:

A katódon a vízmolekulák (H2O) elektronokat fogadnak és hidrogéngázzá (H2) redukálódnak.
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (gáz)+2 hidroxidionok (2OH -)
Az anódon a vízmolekulák elektronokat veszítenek, és oxigén (O2) szabadul fel:
2H2O (liquid) ->O2 (gáz)+4 hidrogénionok (4H+)+4 elektronok
Ezek a reakciók a vizet hidrogénre és oxigénre bontják, amelyek az elektrolizáló cella gázkivezető nyílásán távoznak, míg az oxigén az elektrolizáló cella gázkimenetén távozik.

Funkció
A hidrogéngenerátor fő feladata nagy tisztaságú hidrogéngáz előállítása. Alkalmazásának széles skálája van különféle laboratóriumokban és ipari alkalmazásokban, beleértve, de nem kizárólagosan:
Laboratóriumi alkalmazások: Laboratóriumi kémiai kísérletekhez, minta-előkészítéshez és redukálószerként a reakciókamrában használható.

Ipari alkalmazások: Ipari folyamatokban, például fémhegesztésben, félvezetőgyártásban, vegyi gyártásban stb. használják. A hidrogént üzemanyagcellák és hidrogénüzemű járművek üzemanyagaként is használják.

Energiatárolás: A hidrogént a megújuló energia egyik tárolási formájának tekintik, és a hidrogéngenerátorokat arra használják, hogy elektromos energiát hidrogénné alakítsanak át, hogy szükség esetén villamos energiát állítsanak elő.

Laboratórium és kutatás: A laboratóriumi és kutatási területen a hidrogén felhasználható a hidrogén kémiai tulajdonságainak, a hidrogénenergia-technológia és a kapcsolódó kutatási területek tanulmányozására.

páratartalom
A hidrogéngenerátorok vízre és elektromos áramra támaszkodnak a hidrogén előállításához. A hidrogéngenerátor elektromos energiát használ az oxigén és a hidrogén szétválasztására, majd az egyik oldalon oxigént, a másik oldalon hidrogént bocsát ki.
Mivel vizet használ, sok a páratartalom a generátor belsejében, ami zajforrás lehet a K+F során, ami az egyik akadály, amelyet le kellett küzdenünk.
A hidrogéngenerátor két elnyelő anyagú oszloppal rendelkezik, amelyek célja a páratartalom csökkentése. A páratartalom nagyon alacsony, de mivel érzékelőink nagyon érzékenyek a páratartalomra, szükségünk volt egy módra, hogy ezt a szintet még jobban csökkentsük.
A konferencián felvetettük ezt a kérdést, és az egyik meglátásunk az volt, hogy lehetséges több ilyen nedvességcsapdát használni. Érdekes módon ezeket az oszlopokat meg lehet szárítani és újra felhasználni, ha biztos abban, hogy elég jól le tudja zárni, hogy ne legyen szivárgás.

Nyomás
A hidrogéngenerátor kezelésénél az is fontos volt számunkra, hogy megtanuljuk, hogy az általunk használt speciális hidrogéngenerátor akár 5 bar nyomást is képes kezelni. Az egyik igényünk, hogy a kisméretű palackokat a légkörinél magasabb nyomáson töltsük fel H2-vel. A hengerek feltöltéséhez a H2-forrásnak nagyobb nyomásúnak kell lennie, mint a célnyomás.

Folyam
Megtudtuk, hogy az általunk használt konkrét hidrogéngenerátor modellnél a tervezett felhasználási eset a GC része, ahol hidrogént használnak gázhordozóként. Mivel a GC alacsonyabb áramlást igényel, a generátor nem tudta kezelni az általunk bevitt áramlási sebességet, és ezért problémákat okozott.
A kisebb áramlási szint használata biztonságosabb. A H2 generátor védelmi protokollokkal is rendelkezik, amelyek automatikusan ellenőrzik, hogy van-e hidrogénfogyasztás (az áramlás bizonyos ellenállása alapján), hogy a hidrogén ne terjedjen szét a laboratóriumban.

A termékeket Kína minden régiójában értékesítik, és a világ országaiba exportálják. Több mint 20 országban és régióban értékesítették őket, köztük az Egyesült Államokban, Németországban, Marokkóban, Kenyában, Szaúd-Arábiában, Vietnamban, Algériában, Indiában, Tanzániában és Tajvanon. Sikeresen biztosítottak olyan jól ismert vállalatokat, mint a China Aerospace, a PetroChina, a China Nuclear Group, a BYD, a Jiuli Specialty, a Tony Electronics, a Zheng Energy Group és más jól ismert vállalkozások. Számos zöld hidrogén-hidrogén-hidrogénező állomás létezik, mint például Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming stb.