Generátor vodíka

Vodíkové generátory využívajú elektrolytickú disociáciu vody na generovanie nepretržitej dodávky vysoko čistého vodíka. Pre ich optimálny výkon je dôležitá čistota vody.

Je potrebné vyhnúť sa nasledujúcim nečistotám:
Ióny
Ióny prítomné vo vode môžu interferovať s procesom elektrolýzy a poškodiť elektrochemické články. Treba sa im vyhýbať. Iónomeničové živice a/alebo technológie reverznej osmózy dokážu odstrániť väčšinu iónov prítomných vo vode z vodovodu, vďaka čomu je voda vhodná na túto aplikáciu.

Častice
Častice sa môžu usadzovať na vedeniach a membránach, poškodiť elektrochemické články a narušiť fungovanie prístroja.

Organické látky
Vysoké zaťaženie organických látok by mohlo potenciálne vytvárať usadeniny na povrchu elektród alebo vytvárať povlak na membránach, a tak ovplyvniť miestny prúd. Okrem toho môžu baktérie používať organické zlúčeniny ako živiny, a preto by sa mali obmedziť na minimum.

Baktérie
Úroveň baktérií by sa mala udržiavať na minime, aby sa zabránilo tvorbe biofilmu vo vnútri prístroja. úrovne baktérií možno minimalizovať kontrolou úrovní organických látok prítomných vo vode. Môže sa použiť aj filtrácia.

Používatelia generátorov vodíka by mali dodržiavať odporúčania výrobcu týkajúce sa kvality vody požadovanej pre ich prístroje. Kvalita vody je dôležitá pre optimálnu prevádzku vodíkových generátorov a niektoré prístroje majú zabudované merače odporu alebo vodivosti, ktoré pomáhajú predchádzať poškodeniu prístroja v dôsledku nesprávnej kvality vody. Zvyčajne sa odporúča čerstvo vyčistená voda s odporom 1 MΩ.cm alebo vyšším.

Výroba vodíka prostredníctvom vodíkových generátorov sa ukazuje ako jedna z kľúčových možností skladovania energie z vody a fosílnych palív. Plynný vodík sa v súčasnosti používa v niekoľkých vozidlách ako palivo bez znečistenia, pričom plyn vzniká z vody, pričom vedľajším produktom jeho spaľovania je voda. Výroba vodíka bude teda pravdepodobne hrať dôležitú úlohu pri riešení kritických energetických problémov.
Teraz sa táto technológia používa aj v rôznych aplikáciách, ako sú palivové články, chemické spracovanie, rafinácia, získavanie ropy atď.

Neustály výskum a vývoj umožnil inováciu generátorov vodíka, ktoré sú bezpečnejšie, ekologickejšie, efektívnejšie a nákladovo efektívnejšie prostriedky na výrobu vodíkového plynu na požiadanie ako vysokotlakové fľaše pre konečné použitie.

Hlavnou súčasťou generátora vodíka je jeho elektrolyzér, ktorý obsahuje dve elektródy, tj anódu a katódu. Obe elektródy sú oddelené iónomeničovou membránou. Na uskutočnenie procesu elektrolýzy sa na elektródach používa platinový katalyzátor. Kvapalný amoniak je surovina používaná v generátore vodíka. Po odparení sa aktivovaný niklový katalyzátor inštaluje do rozkladného kotla. Po dokončení výmeny tepla sa rozložený plyn ochladí, plynný amoniak sa získa z tepla a vstupuje do rozkladného kotla na rozklad. Vytvára sa zmiešaný plyn, ktorý zvyčajne vstupuje do systému čistenia plynu, aby sa zbavil vlhkosti a iných nečistôt. Týmto spôsobom vzniká vodík.

Aj keď je skladovanie vodíkovej energie kvôli vyššej hustote drahšie ako fosílne palivá, nárast povedomia ľudí na celom svete o ekologických vozidlách s nulovými emisiami zvyšuje dopyt po vodíku. Ázijsko-pacifický región má v súčasnosti najvyšší podiel na trhu vďaka mnohým faktorom, ako je prudký nárast dopytu po palivových článkoch v automobilovom priemysle, nárast dopytu po rôznych čpavkových hnojivách a ďalšie.

Dočasné zatvorenie výrobných zariadení tiež do určitej miery brzdilo rast trhu s vodíkovými generátormi. Na druhej strane dopyt po nepretržitej energii v nemocniciach, najmä počas počiatočného obdobia pandémie, vyvolal dopyt po vodíkových palivových článkoch, čím pozitívne ovplyvnil trh s vodíkovými generátormi.

Okrem toho požiadavka na množstvo chemických surovín v niekoľkých priemyselných odvetviach poskytuje lukratívne príležitosti pre rast priemyslu výroby vodíkových generátorov. Rýchly rozvoj technológií a elektrickej účinnosti vodíkových generátorov prinesie na trh v blízkej budúcnosti obrovské vyhliadky a exponenciálny rast

Generátor vodíka je zariadenie používané na výrobu plynného vodíka (H2) a jeho pracovný princíp je založený na reakcii elektrolytickej vody. Princíp činnosti a funkcia generátora vodíka je nasledovná:

Pracovný princíp
Princíp činnosti generátora vodíka zahŕňa hlavne reakciu elektrolýzy vody. Voda (H2O) sa zvyčajne skladá z vodíka (H2) a kyslíka (O2), pričom proces elektrolýzy vody ju rozkladá na vodík a kyslík. Špecifická reakčná rovnica je nasledovná:

2H2O (liquid) ->2H2 (plyn) + O2 (plyn)
Vo vodíkovom generátore sa vo všeobecnosti používa elektrolytický článok, ktorý obsahuje dve elektródy: anódu a katódu. Tieto dve elektródy sú ponorené do roztoku elektrolytu, zvyčajne alkalického (ako je hydroxid sodný) alebo kyslého (ako je kyselina sírová) roztoku.
Keď je externý zdroj energie (zvyčajne zdroj jednosmerného prúdu) pripojený k elektródam elektrolytického článku, dochádza k nasledujúcim dvom reakciám:

Na katóde molekuly vody (H2O) prijímajú elektróny a redukujú sa na plynný vodík (H2).
2H2O (liquid)+2 electrons ->Hydroxidové ióny H2 (plyn)+2 (2OH -)
Na anóde molekuly vody strácajú elektróny a uvoľňuje sa kyslík (O2):
2H2O (liquid) ->O2 (plyn)+4 vodíkové ióny (4H+)+4 elektróny
Tieto reakcie rozkladajú vodu na vodík a kyslík, ktoré sú odvádzané z výstupu plynu v elektrolyzéri, zatiaľ čo kyslík je vypúšťaný z výstupu plynu v elektrolytickom článku.

Funkcia
Hlavnou funkciou generátora vodíka je vytvárať vysoko čistý vodíkový plyn. Má širokú škálu aplikácií v rôznych laboratóriách a priemyselných aplikáciách, vrátane, ale nie výlučne:
Laboratórne aplikácie: Používa sa na chemické experimenty v laboratóriu, na prípravu vzoriek a ako redukčné činidlo v reakčnej komore.

Priemyselné aplikácie: Používa sa v priemyselných procesoch, ako je zváranie kovov, výroba polovodičov, chemická výroba atď. Vodík sa tiež používa ako palivo pre palivové články a vodíkové vozidlá.

Skladovanie energie: Vodík sa považuje za jednu z foriem skladovania obnoviteľnej energie a vodíkové generátory sa používajú na premenu elektrickej energie na vodík na výrobu elektriny v prípade potreby.

Laboratórium a výskum: V laboratóriu a výskumnej oblasti možno vodík použiť na štúdium chemických vlastností vodíka, technológie vodíkovej energie a súvisiacich oblastí výskumu.

Vlhkosť
Vodíkové generátory sa pri výrobe vodíka spoliehajú na vodu a elektrinu. Generátor vodíka využíva elektrickú energiu na oddelenie kyslíka a vodíka a potom emituje kyslík na jednej strane a vodík na druhej strane.
Pretože používa vodu, vo vnútri generátora je veľa vlhkosti, čo môže byť zdrojom hluku počas výskumu a vývoja, čo je jedna z prekážok, ktoré sme museli prekonať.
Generátor vodíka má dva stĺpce absorbujúceho materiálu, ktorých cieľom je znížiť vlhkosť. Vlhkosť je veľmi nízka, ale keďže naše senzory sú veľmi citlivé na úroveň vlhkosti, potrebovali sme spôsob, ako túto úroveň ešte viac znížiť.
Na túto otázku sme upozornili počas konferencie a jedným z poznatkov, ktoré sme získali, bolo, že je možné použiť viac takýchto lapačov vlhkosti. Je zaujímavé, že tieto stĺpce možno vysušiť a znova použiť, ak ste si istí, že ich dokážete dostatočne dobre utesniť, aby nedošlo k úniku.

Tlak
Pri manipulácii s vodíkovým generátorom bolo pre nás dôležité aj zistenie, že konkrétny vodíkový generátor, ktorý sme používali, zvládne tlak až 5 barov. Jednou z našich potrieb je naplniť malé valce H2 pri tlaku, ktorý je vyšší ako atmosférická úroveň. Aby sme mohli naplniť tieto valce, potrebujeme, aby zdroj H2 mal vyšší tlak ako cieľový tlak.

Prietok
Dozvedeli sme sa, že pre konkrétny model vodíkového generátora, ktorý používame, je jeho zamýšľaným prípadom použitia súčasť GC, kde sa vodík používa ako nosič plynu. Keďže GC vyžaduje nižšie prietoky, generátor nezvládol prietok, ktorý sme zadali, a preto to predstavovalo problémy.
Menšia hladina prietoku je bezpečnejšia na použitie. Generátor H2 má tiež zavedené ochranné protokoly, ktoré automaticky kontrolujú, či dochádza k spotrebe vodíka (na základe určitého odporu prietoku), aby sa vodík nerozšíril v laboratóriu.

Produkty sa predávajú vo všetkých regiónoch Číny a vyvážajú sa do krajín po celom svete. Predávali sa vo viac ako 20 krajinách a regiónoch vrátane Spojených štátov, Nemecka, Maroka, Kene, Saudskej Arábie, Vietnamu, Alžírska, Indie, Tanzánie a Taiwanu. Úspešne poskytli známe podniky, ako sú China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group a ďalšie známe podniky. Existuje mnoho staníc na hydrogenáciu zeleného vodíka, ako sú Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming atď., ktoré poskytujú zelené projekty a projekty na výrobu vodíka.