Proizvodnja vodika z elektrolizo vode – tehnologija in oprema

Elektroliza vode je fizikalno-kemijski proces, pri katerem se voda pod vplivom enosmernega električnega toka razgradi na kisik in vodik. Enosmerna napetost za celico se praviloma pridobi z usmerjanjem trifaznega izmeničnega toka. V elektrolitski celici je destilirana voda podvržena elektrolizi, kemična reakcija pa poteka po naslednji dobro znani shemi: 2H2O + energija -> 2H2 + O2.

Zaradi delitve molekul vode na dele dobimo vodik po volumnu dvakrat več kot kisik. Plini v obratu se pred uporabo dehidrirajo in ohladijo. Odvodne cevi naprave so zaradi preprečevanja požara vedno zaščitene z nepovratnimi ventili.

Sama konstrukcija je izdelana iz jeklenih cevi in ​​debele jeklene pločevine, kar daje celotni konstrukciji visoko togost in mehansko trdnost. Rezervoarji za plin morajo biti testirani pod pritiskom.

Elektronska enota naprave nadzoruje vse faze proizvodnega procesa in operaterju omogoča spremljanje parametrov plošče in manometrov, kar zagotavlja varnost. Učinkovitost elektrolize je tolikšna, da iz 500 ml vode pridobimo približno 500 kubičnih metrov obeh plinov s stroškom približno 4 kW/h električne energije.

V primerjavi z drugimi metodami pridobivanja vodika ima elektroliza vode številne prednosti. Najprej se uporabijo razpoložljive surovine — demineralizirana voda in elektrika. Drugič, med proizvodnjo ni emisij onesnaževal. Tretjič, postopek je popolnoma avtomatiziran. Končno je rezultat dokaj čist (99,99 %) izdelek.

Zato se elektrolizne naprave in iz njih proizvedeni vodik danes uporabljajo v številnih panogah: v kemijski sintezi, pri toplotni obdelavi kovin, pri proizvodnji rastlinskih olj, v steklarski industriji, v elektroniki, v hladilnih sistemih v elektriki itd.

Elektrolizna naprava je urejena na naslednji način. Zunaj je nadzorna plošča generatorja vodika. Poleg tega so vgrajeni usmernik, transformator, razdelilnik, sistem demineralizirane vode in blok za njeno polnjenje.

V elektrolitski celici nastaja vodik na strani katodne plošče, kisik pa na strani anode. Tu plini zapuščajo celico. Izločijo se in dovajajo v separator, nato ohladijo z demineralizirano vodo, nato pa se gravitacijsko ločijo od tekoče faze. Vodik se pošlje v pralnik, kjer se iz plina odstranijo kapljice tekočine in ohladijo v tuljavi.

Na koncu se vodik filtrira (filter na vrhu separatorja), kjer se vodne kapljice popolnoma izločijo in vstopi v sušilno komoro. Kisik je običajno usmerjen v ozračje. Demineralizirana voda se črpa v podložko.

Tu se lug uporablja za povečanje električne prevodnosti vode. Če elektrolizer deluje kot običajno, se tekočina dolije enkrat letno v majhni količini. Trden kalijev hidroksid damo v posodo za tekočino, ki je dve tretjini polna demineralizirane vode, nato pa jo prečrpamo v raztopino.

Vodni hladilni sistem elektrolizerja ima dva namena: ohladi tekočino na 80-90 °C in ohladi nastale pline na 40 °C.

Sistem za analizo plina jemlje vzorce vodika. Kapljice luga v separatorju se ločijo, plin se dovaja v analizator, tlak se zmanjša in preveri se vsebnost kisika v vodiku. Preden se vodik usmeri v rezervoar, se v higrometru izmeri rosišče. Operaterju ali računalniku bo poslan signal, ki bo odločil, ali je proizvedeni vodik primeren za dostavo v rezervoar, ali plin izpolnjuje sprejemljive pogoje.

Delovni tlak enote uravnava avtomatski krmilni sistem. Senzor prejme informacijo o tlaku v elektrolizerju, nakar se podatki pošljejo v računalnik, kjer se primerjajo z nastavljenimi parametri. Rezultat se nato pretvori v signal reda velikosti 10 mA in delovni tlak se vzdržuje na vnaprej določeni ravni.

Delovna temperatura enote se regulira s pnevmatskim membranskim ventilom.Računalnik bo podobno primerjal temperaturo z nastavljeno vrednostjo in razlika se bo pretvorila v ustrezen signal za PLC.

Varnost elektrolizerja je zagotovljena z blokado in alarmnim sistemom. V primeru uhajanja vodika detektorji samodejno zaznajo. V tem primeru program takoj izklopi generacijo in zažene ventilator za prezračevanje prostora. Upravljavec mora imeti prenosni detektor puščanja. Vsi ti ukrepi omogočajo doseganje visoke stopnje varnosti pri delovanju elektrolizerjev.