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水电解制氢工艺和控制系统

水电解制氢工艺和控制系统

  水电解制氢装置的基本工作原理就是利用电能使特定的电解质溶液分解从而得到所需的氢气,即在电解液中浸没一对电极,电极中间隔以防止气体渗透的隔膜构成水电解池,当电极通过一定电压的直流电时,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:

 极: 2H2O2eH2↑+2OH-

  极: 2OH-2eH2O1/2O2

总反应: 2H2O2H2↑+O2

  水电解制氢装置所采用的电解液为KOH(或NaOH)溶液,溶液中的KOH(或NaOH)起催化剂的作用,并不参与电解反应,故理论上并不消耗。

  电解槽是一体化水电解制氢装置中的核心设备,它由若干水电解池组合而成,每个水电解池我们称之为一个电解小室。由电解槽所产生的氢气还含有少量的水分等杂质,必须将氢气进行干燥、过滤等处理才能得到满足用户要求的氢气。

  制氢装置中包含了干燥系统,该干燥系统采用了两台干燥器,干燥塔中装填一定数量的干燥剂用以吸附氢气中的水分,在本装置中干燥剂采用分子筛。两干燥塔当其中一台处于工作状态(吸附水分)时,另一台则处于再生状态(干燥剂脱除水分),在运行一定时间后切换工作状态,再生塔投入工作,工作塔进行再生,依次往复执行,从而让装置运行过程中所产生的氢气始终都能得到有效的处理。为避免氢气的损耗,干燥塔的再生采用原料氢气再生。

  本装置控制系统采用微机控制,对设备的主要参数: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。原料水补充有自动和手动两种方式,对装置的压力、温度、氢液位、氧液位、氢气纯度和氧气纯度能集中指示;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时能自动声光报警;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,又不能及时处理时,为了保护装置的安全,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,对于装置的主要运行参数:工作压力设置了双重联锁系统,当自控系统失灵,装置的运行状态达到危险值时,仍可使装置自动停车并发出声光报警。

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