электролизёр — это… Что такое электролизёр?

электролизёр — электролизёр …   Русское словесное ударение

электролизёр — электролизёр, а …   Русский орфографический словарь

электролизёр — электролизёр …   Словарь употребления буквы Ё

электролизёр — электролизёр, электролизёры, электролизёра, электролизёров, электролизёру, электролизёрам, электролизёр, электролизёры, электролизёром, электролизёрами, электролизёре, электролизёрах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А.… …   Формы слов

ЭЛЕКТРОЛИЗ — совокупность электрохим. процессов, проходящих на электродах, погружённых в электролит, при прохождении по нему электрич. тока. В результате этих процессов в ва, входящие в состав электролита, выделяются в свободном виде. Проводимость… …   Физическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОЛИЗ — (греч.) Разложение химических соединений посредством электрического (гальванического) тока на их составные части.

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЭЛЕКТРОЛИЗ греч. Разложение химических соединений на …   Словарь иностранных слов русского языка

электролиз — а, м. électrolyse f., > нем. Elektrolyse. Разложение веществ при помощи электрического тока на составные элементы (напр. воды на кислород и водород). Павленков 1911. Химический процесс разложения вещества на составные части при прохождении… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

ЭЛЕКТРОЛИЗ — ЭЛЕКТРОЛИЗ, ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ, происходящая при прохождении постоянного тока через ЭЛЕКТРОЛИТ. Процесс заключается в перемещении положительных ионов к отрицательному ЭЛЕКТРОДУ (КАТОДУ) и отрицательных ионов к положительному электроду (АНОДУ).… …   Научно-технический энциклопедический словарь

электролиз — Ток, проходя по жидким проводникам, разлагает их на составные части. Поэтому жидкие проводники называются проводниками второго рода или электролитами в отличие от металлических проводников, которые называются проводниками. Разложение электролитов …   Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРОЛИЗ — ЭЛЕКТРОЛИЗ, процессы электрохимического окисления восстановления, происходящие на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении… …   Современная энциклопедия

Основная информация об электролизерах: что это такое, как они работают и какую роль играют в зеленой экономике

Компания Cummins ожидает, что в будущем на энергетическом рынке произойдет сдвиг. Вследствие этой перемены возникают новые возможности и перспективы для более широкого спектра нашей продукции, а не только для традиционных продуктов. Для более оптимальной службы своим клиентам и планете компания Cummins создает новые экологически устойчивые формы энергии и обеспечивает портфолио продукции подразделения New Power широким спектром новых возможностей, предоставляя способ производства экологически чистого водорода для снабжения топливных элементом, работы над промышленными процессами или производства таких «зеленых» химических средств, как удобрения, возобновляемый природный газ и метанол.

Cummins предлагает разнообразные технологии на основе водорода, включая электролизные системы, а недавно компания объявила о том, что предоставит свой электролизер мощностью 5 мегаватт с PEM для преобразования избыточного гидроэлектричества в экологически чистый водород для района коммунального обслуживания округа Дуглас в штате Вашингтон (США). Но что именно представляет собой электролизер, как он работает и какую роль играет в зеленой экономике?

Что такое электролизер и как он работает?

Электролизер — это система, использующая электричество для разделения воды на водород и кислород при помощи процесса, называющегося электролизом. Электролитическая система создает водородный газ при помощи процесса электролиза. Избыточный кислород высвобождается в атмосферу, но его также можно захватывать или хранить для снабжения других промышленных процессов, а в некоторых случаях даже для медицинских газов.

Водородный газ можно хранить как в виде сжатого газа, так и в жидком виде, а поскольку водород является энергоносителем, его можно использовать для энергоснабжения любой сферы применения, в которой необходимо электричество водородных топливных элементах, будь то поезда, автобусы, грузовики или центры обработки данных.

Самый базовый вид электролизеров имеет катод (отрицательный заряд), анод (положительный заряд) и мембрану. Полная система также имеет насосы, вентиляционные отверстия, топливные баки, источник электропитания, сепаратор и другие компоненты. Электролиз воды является электрохимической реакцией, происходящей внутри пакета элементов. Электричество поступает в анод и катод по всей протонообменной мембране (PEM) и заставляет воду (h30) разделяться на ее составные молекулы, то есть водород (h3) и кислород (O2).

Существуют ли разные виды электролизеров?

Да, они отличаются по размеру и принципу работы. Эти электролизеры можно масштабировать для соответствия различным входным и выходным диапазонам, что позволит им подходить по размеру как для небольших промышленных объектов, установленных в грузовом контейнере, так и для крупных централизованных промышленных предприятий, которые могут поставлять водород в грузовиках или быть подсоединенными к трубопроводам.

Существует три основных типа электролобов: протонная биржевая мембрана («ПЕГ»), щелочная и прочная оксидов. Принцип работы этих разных электролизеров слегка отличается в зависимости от используемого электролитного материала. Электролизеры с щелочной технологией и электролизеры с PEM могут производить водород на рабочем месте и по требованию, сжатый водород без компрессора, а также чистый на 99,999 %, сухой и безуглеродный водород.

Различия между тремя основными видами электролизеров включают:

Электролизеры с щелочной технологией

• Используют жидкий раствор электролита, такой как гидроксид калия (KOH) или гидроксид натрия (NAOH), и воду.
• Водород производится в «ячейке», состоящей из анода, катода и мембраны. Ячейки обычно собраны в ряд в «пакете ячеек», который производит больше водорода и кислорода при большем количестве ячеек.
• После подачи напряжения на пакет ячеек гидроксид-ионы (OH-) проходят через электролит из катода в анод каждой ячейки, а на стороне электролизера, где расположен катод, появляются пузырьки водородного газа, на стороне анода — кислородный газ, как показано здесь.

 

Электролизеры с протонообменной мембраной (PEM)

• Электролизеры с PEM используют протонообменную мембрану, в которой используется твёрдый полимерный электролит.
• После подачи напряжения на пакет ячеек вода разделяется на водород и кислород, а протоны водорода проходят через мембрану для образования газа h3 на стороне катода.

 

 

 

 

Электролизеры с твердооксидными элементами (SOEC)

• Они используют твердый керамический материал в качестве электролита
• Электроны из внешней цепи сочетаются с водой в катоде для образования водородного газа и ионов с отрицательным зарядом. Затем кислород проходит через твердую керамическую мембрану и вступает в реакцию на стороне анода для образования кислородного газа и производства электронов для внешней цепи
• SOEC работают при намного более высокой температуре (выше 500 градусов C), чем электролизеры с щелочной технологией или электролизеры с PEM (до 80градусов C), и у них есть потенциальная возможность стать намного более эффективными, чем варианты с PEM и щелочной технологией.

 

Как коммерциализируются электролизеры на основе производства водорода?

Существует четыре основных способа коммерциализации электролизеров:

1. Энергия для мобильности: водород можно использовать в качестве топлива на заправочных станциях для таких электрических транспортных средств на топливных элементах, как автобусы, поезда и автомобили.
2. Энергия для топлива: можно использовать в очистительных заводах для удаления серы из ископаемых видов топлива.
3. Энергия для промышленности
   : можно использовать непосредственно в качестве промышленного газа для сталелитейной промышленности, заводов по производству листового стекла, сферы полупроводников и т. п. Его также можно вводить непосредственно в трубопроводы природного газа для более низкоуглеродного отопления и других сфер применения природного газа.
4. Энергия для газа: можно использовать при производстве «зеленых» химических средств, таких как метанол, удобрения (аммиак) и любых других жидких видов топлива, включая реактивное топливо!

В чем заключается уникальность водородных топливных элементов?

Водород, который производится при помощи электролизера, идеально подходит для использования в водородных топливных элементах.

Топливные элементы, во многом работающие как аккумуляторы, не изнашиваются и не требуют зарядки, а производят электричество и тепло пока у них есть топливо. Вы можете больше узнать об аккумуляторах и топливных элементах здесь. Топливные элементы используют водород для выработки электричества с нулевым уровнем выбросов в точке использования. Это значит, что можно больше не использовать ископаемые виды топлива, а из выхлопной трубы больше не будут исходить вредные выбросы.

Более того, когда электролитическая система снабжается энергией из возобновляемого источника, например гидроэнергией из дамб на реке Колумбия, производимый водород считается возобновляемым и не содержащим CO2 в ходе полного цикла своего производства. Узнайте больше о выбросах в ходе полного цикла производства водорода для полностью электрической техники и техники на топливных элементах.

Почему водород считается настолько хорошим вариантом для экологически чистой энергии?

Водород позволяет создать массовые рыночные изменения в сфере энергетики. Энергетические системы по всему миру проходят через основательные преобразования с целью сосредоточения внимания на более низком уровне выбросов и менее отрицательном влиянии на окружающую среду.

Такие возобновляемые технологии, как ветряная и солнечная энергетика, играют ключевую роль в обеспечении решения для уменьшения негативных последствий изменения климата и декарбонизации сектора энергетики. Но интеграция этих неустойчивых источников энергии в энергосеть может оказаться сложной задачей.

Водород может выступать в качестве среды хранения энергии для разрешения этих трудностей энергосетей, что позволит с большей легкостью использовать возобновляемую энергию вне энергосети. Водород является надежным способом эффективного хранения и транспортировки возобновляемого электричества на протяжении долгих периодов времени. Благодаря этому вырабатываемое при помощи ветра или солнца электричество, которое не используется сразу, можно использовать в другое время или в другом месте. Потенциал водорода в сфере хранения и транспортировки энергии позволяет ему играть ключевую роль в глобальном процессе перехода на возобновляемую энергию.

Что Cummins делает с электролизерами?

Компания Cummins эффектно присоединилась к водородной экономике в сентябре 2019 г. после приобретения компании Hydrogenics, являющейся глобальным производителем водородных топливных элементов и электролизной технологии. Cummins продолжает быстро прогрессировать в вопросах инноваций для новых продуктов и сфер применения в водородной отрасли. На данный момент Cummins предлагает два разных вида электролизеров:

1. Электролизер HyLYZER® с твердоэлектролитной мембраной (PEM) использует твердый полимер с ионной проводимостью и больше всего подходит для крупномасштабного производства водорода.
2. Электролизер HySTAT® с щелочной технологией использует жидкий электролит и хорошо подходит для маломасштабного и среднемасштабного производства водорода.

Cummins с гордостью занимает ведущую позицию в сфере новых водородных технологий. Используя столетний опыт работы со множеством источников питания и трансмиссий, мы работаем вместе с клиентами, чтобы предоставить правильное решение правильному клиенту в правильное время. Выбор типа энергии ложиться на вас, вне зависимости получается ли она из аккумулятора, дизеля, природного газа или топливных элементов.
 

Что такое электролизер?

В электролизере используется электрическая энергия, чтобы вызвать химическую реакцию. Два металлических компонента, называемые электродами, обычно погружаются в жидкость, такую ​​как вода. Каждая ячейка обычно имеет один электрод, называемый катодом, который имеет отрицательный электрический заряд, и анод, который имеет положительный заряд. Химическая реакция, которая происходит в электролизере, называется электролизом, что означает, что вещество разрушается. Если вода является раствором, то она будет разделяться на водород и кислород, когда частицы будут течь от положительного анода к отрицательному катоду.

Промышленные, а также коммерческие объекты иногда используют электролизер для получения кислорода и водорода из воды. Ячейка также может быть использована для нанесения одного металла на другой во время гальваники. Аккумуляторы, такие как никель-металлогидридные или свинцово-кислотные, часто ведут себя как электролитические элементы. Запасы энергии в этих типах батарей могут быть созданы путем преобразования электрической энергии в химическую энергию.

Батареи, как правило, представляют собой гальванические элементы, которые используют химическую энергию и преобразуют ее в электричество. Вольтова ячейка также называется гальванической ячейкой и обычно использует один и тот же металл для каждого электрода. Электролитические ячейки, с другой стороны, обычно используют один металл для положительного электрода и другой металл для другого. Они также должны быть в том же растворе, чтобы реакция произошла. Гальванические элементы могут состоять из двух отдельных элементов со связью, называемой солевой мостик, которая перемещает заряженные частицы, называемые ионами, с одной стороны на другую.

Электролизер может питаться от батареи с проводами, соединенными с каждым электродом для формирования электрической цепи. Одна ячейка также может быть подключена к другой, но каждая из них, как правило, нуждается в различном напряжении, чтобы что-то существенное могло произойти. Электролизер с более высоким напряжением обычно разряжается в этой цепи. Создается гальванический элемент, в то время как элемент с более низким напряжением может получить заряд. Это типично для электролизера.

Вода часто разлагается на газы, состоящие из ее молекулярных компонентов, с помощью электролизера. Другим используемым соединением является хлорид натрия, который можно разложить на газообразный хлор, а также ионы натрия; они обычно объединяются с электронами, выпущенными из катода. Металлический натрий осаждается на катоде по мере объединения ионов и электродов. Электролизеры часто используются для очистки металлов и, как правило, являются частью очистки алюминия, свинца, цинка, а также меди.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Страница не найдена — Портал Продуктов Группы РСС

Сообщите нам свой адрес электронной почты, чтобы подписаться на рассылку новостного бюллетеня. Предоставление адреса электронной почты является добровольным, но, если Вы этого не сделаете, мы не сможем отправить Вам информационный бюллетень. Администратором Ваших персональных данных является Акционерное Общество PCC Rokita, находящееся в Бжег-Дольном (ул. Сенкевича 4, 56-120 Бжег-Дольный, Польша ). Вы можете связаться с нашим инспектором по защите личных данных по электронной почте: .

Мы обрабатываем Ваши данные для того, чтобы отправить Вам информационный бюллетень — основанием для обработки является реализация нашей законодательно обоснованной заинтересованности или законодательно обоснованная заинтересованность третьей стороны – непосредственный маркетинг наших продуктов / продуктов группы PCC .

Как правило, Ваши данные мы будем обрабатывать до окончания нашего с Вами общения или же до момента, пока Вы не выразите свои возражения, либо если правовые нормы будут обязывать нас продолжать обработку этих данных, либо мы будем сохранять их дольше в случае потенциальных претензий, до истечения срока их хранения, регулируемого законом, в частности Гражданским кодексом.

В любое время Вы имеете право:

• выразить возражение против обработки Ваших данных;
• иметь доступ к Вашим данным и востребовать их копии;
• запросить исправление, ограничение обработки или удаление Ваших данных;
• передать Ваши персональные данные, например другому администратору, за исключением тех случаев, если их обработка регулируется законом и находится в интересах администратора;
• подать жалобу Президенту Управления по защите личных данных.

Получателями Ваших данных могут быть компании, которые поддерживают нас в общении с Вами и помогают нам в ведении веб-сайта, внешние консалтинговые компании (такие как юридические, маркетинговые и бухгалтерские) или внешние специалисты в области IT, включая компанию Группы PCC .

Больше о том, как мы обрабатываем Ваши данные Вы можете узнать из нашего Полиса конфиденциальности.

РУСАЛ запустил самый мощный в России электролизер

Компания РУСАЛ, входящая в тройку мировых лидеров по производству алюминия, объявляет о запуске в эксплуатацию самого мощного российского электролизера, работающего на силе тока 400 кА. Новая электролизная ванна стала второй уникальной разработкой РУСАЛа после создания в 2003г. электролизера с силой тока 300 кА. Общий объем инвестиций в проект составил 11,3 млн долл.

      Запуск электролизера РА-400 на Саяногорском алюминиевом заводе стал результатом работы по созданию собственной технологической базы как одного из основных направлений стратегического развития компании. Новый электролизер обеспечит высокие экологические и технико-экономические показатели: ожидаемый выход по току составит более 94%, а расход электроэнергии менее 13 тыс. 800 кВт/ч на тонну алюминия. Запуск РА-400, рассчитанного на выпуск 3 тонн алюминия в сутки, также позволит РУСАЛу повысить производительность на 30%. При этом объем выбросов загрязняющих веществ снизится на 30% по сравнению с использованием технологии РА-300. В ближайшее время на Саяногорском алюминиевом заводе будут запущены еще два электролизера. В дальнейшем РА-400 будет устанавливаться на новых алюминиевых заводах компании.

      «РУСАЛ не только модернизирует существующие предприятия, увеличивая объемы производства и улучшая экологические показатели, но и на базе собственной технологии строит новые алюминиевые заводы, отвечающие лучшим мировым стандартам. Создание и запуск электролизера РА-400 — это еще одно свидетельство нашего инновационного лидерства, которое позволит нам довести объемы производства алюминия до 5 млн тонн и создать одно из самых экологически безопасных производств в мире», — отметил Валерий Матвиенко, директор Инжиниринго-строительного дивизиона РУСАЛа. РА-400 был создан Инженерно-технологическим центром РУСАЛа — специальным подразделением компании, входящим в состав Инжиниринго-строительного дивизиона и ответственным за разработку и внедрение новых эффективных производственных технологий. В настоящее время ИТЦ РУСАЛа работает над проектом создания следующего поколения электролизеров — РА-500, разрабатывая технологию электролиза на высокую плотность тока. Уже готовы технические решения и спроектирован электролизер для их испытания. Тестирование прототипа электролизера РА-500 планируется провести в 2006г. на Красноярском алюминиевом заводе РУСАЛа. РУСАЛ входит в тройку мировых лидеров по производству алюминия и сплавов. Продукция экспортируется клиентам в 40 странах мира. Компания работает в 9 регионах России и 12 странах мира. На долю РУСАЛа приходится 75% российского алюминия и 10% мирового. Компания была создана в марте 2000г. в результате слияния ряда крупнейших алюминиевых и глиноземных заводов СНГ. Центральный офис расположен в Москве. На предприятиях компании работает 47 тыс. человек.

Разница между электролизом и гальванопокрытием — Разница Между

Электролиз — это использование электрического тока для протекания определенной химической реакции. Гальваника — это использование электрического тока для нанесения покрытия из определенного металла н

Основное отличие — электролиз против гальваники

Электролиз — это использование электрического тока для протекания определенной химической реакции. Гальваника — это использование электрического тока для нанесения покрытия из определенного металла на другой металл. Оба эти метода используются в промышленности при производстве различного оборудования или соединений. Основное различие между электролизом и гальваническим покрытием заключается в том, что Электролиз — это использование электрического тока для управления спонтанной химической реакцией, в то время как гальваника — это использование электрического тока для нанесения одного металла на другой металл.

Ключевые области покрыты

1. Что такое электролиз
      — определение, механизм, примеры
2. Что такое гальваника
     – Определение, Механизм, Примеры
3. Каковы сходства между электролизом и гальваническим
      — Краткое описание общих черт
4. В чем разница между электролизом и гальваникой
      — Сравнение основных различий

Основные условия: Электрохимическая ячейка, Электрохимия, Электролиз, Электролизер, Гальваника

Что такое электролиз

Электролиз — это процесс использования постоянного электрического тока для управления спонтанной химической реакцией. Электролиз проводится с использованием электролизера. Это тип электрохимической ячейки. Техника электролиза может быть использована для разделения соединения на его ионы или другие компоненты.

При электролизе электрический ток пропускается через раствор для подвижности ионов в этом растворе. Электролизер состоит из двух электродов, погруженных в один и тот же раствор. Этот раствор называется электролитом. Реакция, происходящая с электролитом, должна быть вызвана электрически.

В электролизере анод заряжен положительно, и реакция окисления происходит на аноде; катод заряжен отрицательно из-за реакции восстановления на катоде. Поскольку реакция не является спонтанной, она будет поглощать энергию извне.

Существенным фактором в регулировании электролизера является избыточный потенциал. Более высокое напряжение должно быть обеспечено для того, чтобы протекать неспонтанная реакция. Инертный электрод также может быть использован для обеспечения поверхности для реакции, которая происходит.

Существует много применений электролиза. Одним из распространенных применений является электролиз воды. Здесь вода используется в качестве электролита. Затем можно провести реакцию распада молекул воды на газы водорода и кислорода.

Рисунок 1: Электролиз воды

Кроме того, некоторые другие области применения электролиза — это электрорафинирование, электросинтез, процесс с ртутными ячейками и т. Д. Во всех этих процессах электролиз используется для расщепления комплексного соединения на более простые соединения.

Что такое гальваника

Гальваника — это процесс нанесения покрытия одного металла на другой металл с использованием электрической энергии. Здесь также используется электрохимическая ячейка, которая состоит из двух электродов, погруженных в один и тот же электролит. Катод должен быть электродом, который будет покрываться металлом. Анод может быть либо металлом, который должен быть нанесен на катод, либо инертным электродом.

Когда электрический ток подается снаружи, электроны передаются от анода к катоду. Следовательно, катод имеет электроны, которые могут быть переданы ионам металлов в растворе. Когда ионы металла получают электроны, эти ионы металла восстанавливаются и становятся атомами металла. Эти атомы металла осаждаются на поверхности катода. Это то, что мы называем покрытием.

Рисунок 2: Гальваника меди на металле (Me). Здесь в качестве электролита используется сульфат меди. Анод представляет собой медный электрод. Катод — это металл, который будет покрываться металлом.

Мы должны быть осторожны при выборе электролита. Если он содержит ионы других металлов, которые могут быть осаждены вместе с ионом металла желаний, покрытие не может быть выполнено должным образом. Электрод, на который наносится металл, должен быть чистым и не содержать загрязнений. В противном случае, покрытие не может быть сделано равномерно. Гальваника в основном используется в декоративных целях или для предотвращения коррозии.

Сходства между электролизом и гальваникой

• Гальваника это вид электролиза.
• Оба типа используют электролизеры.
• Оба типа используют один и тот же электролит для погружения обоих электродов.
• В обоих методах окисление происходит на аноде, тогда как восстановление происходит на катоде.
• Оба метода требуют постоянного тока (не переменного тока).

Разница между электролизом и гальванопокрытием

Определение

Электролиз: Электролиз — это процесс использования постоянного электрического тока для управления спонтанной химической реакцией.

Гальваника: Гальваника — это процесс нанесения покрытия одного металла на другой металл с использованием электрической энергии.

Механизм

Электролиз: При электролизе, спонтанная реакция запускается с помощью электрического тока.

Гальваника: При гальваническом покрытии поверхность покрыта ионами металла.

Приложения

Электролиз: Электролиз используется для электрорафинирования, электросинтеза, процесса ячейки ртути и т. Д.

Гальваника: Гальваника используется в декоративных целях или для предотвращения коррозии металла.

Заключение

Гальваника может быть описана как применение электролиза, так как электролиз является основным методом, используемым для гальваники. Поэтому между ними много общего. Но они отличаются друг от друга в зависимости от их применения. Основное различие между электролизом и гальванопокрытием состоит в том, что электролиз — это использование электрического тока для запуска самопроизвольной химической реакции, тогда как гальванопокрытие — это использование электрического тока для нанесения одного металла на другой металл.

Рекомендации:

1. «Электролиз». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 марта 2014 г.,

Электролизер — Справочник химика 21

    Задача 13. 3. Определить фактический расход электроэнергии (в киловатт-часах) на получение хлора массой 1 т и выход по энергии (в процентах), если среднее напряжение на электролизере 3,35 В, выход по току 96%, а электрохимический эквивалент хлора равен 1,323 г/(А-ч). [c.203]

    Основными показателями электрохимических производств являются выход по току, степень использования энергии, расходный коэффициент по энергии, напряжение, приложенное к электролизеру, и др. Большинство вычислений основано на законе Фарадея, согласно которому масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна силе тока /, времени электролиза т и электрохимическому эквиваленту этого вещества Э,.,. Масса веществ вычисляется по формуле [c.200]

    С целью резкого улучшения санитарных условий производства и обеспечения охраны окружающей среды в ближайшие годы будет полностью заменен ртутный метод производства хлора и каустической соды другими методами. При этом будет исключена потеря ртути, значительная часть которой попадает в атмосферу и водоемы. Производство каустической соды, например, будет осуществляться в электролизерах с ионообменной мембраной. Это резко повысит качество каустической соды и обеспечит большой экономический эффект. [c.206]

    Задача 13.1. Определить выход по току (в процентах), сслп в течение 24 ч в электролизере раствора поваренной соли прп силе тока 15 500 А было получено 4200 л электролитического щелока с концентрацией NaOH 125 г/м . Электрохимический эквивалент NaOH 1,492. [c.202]

    Тепловой баланс электролизера (за 1 час). Приход тепла  [c.387]

    Электрохимическая система, в которой за счет внешней электрической энергии совершаются химические превращения, называется электролизером или электролитической ванной (рис. 2, в). Электрод, принимающий электроны от участников реакции, называется анодом. Электрод, отдающий электроны участникам реакции,— катодом. Часть электролита, примыкающая к аноду, называется анолитом] примыкающая к катоду — католитом. [c.13]

    IX. Какие электролизеры применяются для электролиза воды  [c.207]

    Определить силу тока, необходимую для выработки 100%-ного гидроксида натрия массой 1720 кг в сутки в электролизере с железным катодом ирн его непрерыв-иоп работе, если выход по току составляет 96%. [c.204]

    Прохождение электрического тока через электрохимическую систему связано ке только с соответствующими химическими превращениями, но и с изменением ее электрических характеристик, прежде всего э.д.с. и электродных потенциалов, ио сравиенпю с их исходными значениями в отсутствие тока. При этом если электрохимическая система является электролизером (электролитической ванной), то напряжение на ней при данной силе тока будет больше обратимой э.д.с. той же системы E (j)>E, и наоборот, если электрохимическая система генерирует ток, т. е. является химическим источником тока — гальваническим элементом или аккумулятором, то его внешнее напряжение будет меньше, чем э. д.с. Еа 1)[c.287]

    Коррозия металлов иредставляет собой частный случай неравновесных электродных процессов, в то же время ей свойственны некоторые отличительные особенности. Для протекания коррозионного процесса совсем не обязательно наложение внешнего тока, и тем не менее растворение металла в условиях коррозии совершается со скоростями, сравнимыми с теми, какие наблюдаются при растворении металлических анодов в промышленных электролизерах. Так, например, при процессах цинкования анодная плотность тока колеблется в зависимости от состава применяемого электролита в пределах от 50 до 500 а скорость коррозии технического цинка в 1 и. Н2304 эквивалентна плотности тока в 100 А-м , т, е. оказывается величиной того же порядка. Причины, вызывающие такие большие скорости растворения металлов без наложения [c.487]

    Производство хлоргаза, водорода и электролитической щелочи основано на электролизе поваренной соли. Существует два метода производства диафрагменный, при котором электролиз протекает в электролитических ваннах (электролизерах) с твердым катодом, [c.40]

    Задача 14.1. Определить выход по току и удельный расход электроэнергии для получения алюминия (в расчете иа 100%-ный металл), если серия включает 150 непрерывно работающих алюминиевых электролизеров, имеющих нагрузку 145 кА, которые в месяц производят 4700 т металла с массовой долей 99,57о- Среднее иаиря- кеипе на серии (с учетом периодических анодных вспышек ) составляет 695 В. [c.210]

    IV. Для какой цели в электролизерах с твердым катодом используется пористая диафрагма  [c.206]

    Рис. 38. .xL Mii теплового баланса электролизера (к примеру 4) [c.389]

    Задача 1,4.2. Вычислить массу хлора и 50%-наго раствора гидроксида натрия (в килограммах), получаемых за сутки из раствора хлорида натрия в электролизере с ртутным катодом и разлагателем при его непрерывной работе и силе тока 150 000 А. Выход по току составляет 95%. [c.202]

    VII. Какие условия электролиза раствора хлорида натрня в электролизере с ртутным катодом являются оптимальными  [c.206]

    VI. Какие вещества можно обнаружить в жидкой фазе анодного пространства электролизера  [c.206]

    Определить количестно электролизеров и мощность генератора неременного тока, необходимых для суточной выработки а иомпыия (прп выходе по тэку 90% и КПД выпрямителя тока 95%), если она составляет а) 800 т при напряжении 4,5 В и силе тока 100 000 А  [c.215]

    Необходимое количество электролизеров Пя вычисляется по формуле [c.210]

    Суммарное напряжение на всех электролизерах составляет [c.210]

    По формуле (14.3) вычислим необходимое количество электролизеров в цехе  [c.211]

    По уравнению (14,4) найдем суммарное напряжение на всех электролизерах цеха с = 4,5-262= 1180 В, [c. 211]

    Проектная мощность одного пз предприятий по производству соляной кислоты в год составляет 78 тыс. т продукта с массовой долей хлороводорода 0,34. Обеспечит ли это предприятие хлором и водородом цех с 84 ваииамп типа Р-30, работающий по графику предприятия Выход по току 90%, нагрузка одного электролизера 30 кА. В1, ход кис,поты составляет 95% от теоретического. [c.205]

    В промышленности алюминий получают электролизом растоора глинозема А120з в расплавленном криолите ЫазД1р 1. Концентрации ЫазА1Рв(92—94%) и А 20з в смеси отвечают эвтектическому состоянию (рис. 186). Это позволяет вести процесс электролиза при сравнительно низкой температуре (800—1000 С). На корпусе электролизера, который служит катодом, выделяется жидкий алюминий. На угольном аноде выделяется кислород, который взаимодействует с углем. Поскольку расплав имеет сравнительно низкую плотность, алюминий погружается на дно электролизера. [c.453]

    Ответ, а) 1100 электролизеров, 522 тыс, кВт, 290 тыс. т б) 1260 электролизеров, 875 тыс, кВт, 500 тыс, т  [c.215]

    Опреде п1ть втлход по энергии д.чя ртутного электролизера, если потенциал анода равен 1,42 В, а катода — 1,84 В. Напряжение на ванне 3,55 В. Выход по току 93,7%. [c.205]

    II[. Какие условия электролиза раствора хлорида натрия в электролизере с 4)ильтрующей диафрагмой являются оптимальными  [c.206]

    При электролизе раствора хлорида натрпя в электролизере, работавп1ем в течение 24 ч при силе тока 30 ООО А, было получено 8,5 электролитической [c.203]

    V. Какие веигества можно обнаружить в газовой фазе а[[одного пространства электролизера с фильтрующей диафрагмой  [c.206]

    Перечислить основные требования, предъявляемые к промыпглепным электролизерам. [c.204]

    Решение. Производительность одного электролизера в гсгд согласно формуле (14,2) с учетом потерь при перег.лапке металла равна [c. 211]

    Производство алюминия из глинозема осуществляется электролитическим способом в электролизерах с са-мообжнгающимися углеродистыми анодами. [c.209]

    Годовая производительность одного электролизера Пэ с учетом потерь при переплавке определяется по ( )ормуле [c.210]

    Задача 14.2. Сколько электролизеров и электролизных серий должно быть в цехе для обееиечения его го-д()Ь (л 1 производительности 90 тыс. т металла, если в нем ус гаиовлспы электролизеры, имеющие нагрузку 140 кА. Банны работают с выходом по току алюминия 89% при среднесерийном напряжении на электролизер 4,5 В. Мангинное время работы электролизеров составляет [c.211]

---

Учебник общей химии (1981) — [ c.191 , c.410 ]

Общая химия (1987) — [ c.210 , c.228 , c. 229 ]

Лабораторные работы в органическом практикуме (1974) — [ c.55 ]

Прикладная электрохимия (1984) — [ c.476 , c.477 ]

Общая химия (1979) — [ c.285 ]

Технология редких металлов в атомной технике (1974) — [ c.0 ]

Технология редких металлов в атомной технике (1971) — [ c.0 ]

Практикум по физической химии изд3 (1964) — [ c.272 ]

Лабораторная техника химического анализа (1981) — [ c.101 ]

Физическая химия Термодинамика (2004) — [ c.280 ]

Курс общей химии (1964) — [ c. 215 ]

Электрохимический синтез органических веществ (1976) — [ c.0 ]

Курс теоретической электрохимии (1951) — [ c.0 ]

Размерная электрохимическая обработка деталей машин (1976) — [ c.84 , c.92 ]

Инструментальные методы химического анализа (1960) — [ c.0 ]

Учебник общей химии 1963 (0) — [ c.0 ]

Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях (1972) — [ c.107 ]

Инструментальные методы химического анализа (1960) — [ c.0 ]

Электрохимия органических соединений (1968) — [ c.90 , c. 101 ]

Электрохимический синтез органических веществ (1976) — [ c.0 ]

Прикладная электрохимия Издание 3 (1974) — [ c.0 ]

Прикладная электрохимия Издание 3 (1984) — [ c.476 , c.477 ]

Основы общей химической технологии (1963) — [ c.124 , c.125 , c.126 ]

Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях (1972) — [ c.107 ]

Адиподинитрил и гексаметилендиамин (1974) — [ c.87 , c.89 , c.92 ]

Основы общей химии Том 2 Издание 3 (1973) — [ c. 249 , c.291 ]

Общая химия (1968) — [ c.200 ]

Практикум по физической химии Изд 3 (1964) — [ c.272 ]

Химия окружающей среды (1982) — [ c.0 ]

---

Электролизер | Ключевой фактор в производстве зеленого водорода

Электролиз на первый взгляд может показаться школьным лабораторным экспериментом с химическими стаканами, несколькими проводами и парой батареек, и мы не ошибемся. Но влияние этого процесса, который позволяет молекулам расщепляться с помощью электричества, в данном случае молекул воды, является ключом к получению зеленого водорода.

ГЕНЕРАЦИЯ ВОДОРОДА

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной и поэтому может стать идеальным топливом. Но это не единственная причина: при сжигании водорода углекислый газ не образуется; вместо этого образуется водяной пар. Таким образом, его использование резко сократит выбросы, вызывающие парниковый эффект и глобальное потепление.

Трудность заключается в том, что для получения водорода необходима электрическая энергия, и если эта энергия поступает из ископаемого топлива, будут возникать выбросы. Напротив, производство так называемого зеленого водорода основано на использовании возобновляемых источников энергии для обеспечения процесса электролиза, с помощью которого водород получают из воды.Устройство, отвечающее за этот процесс, называется электролизером.

Применение зеленого водорода.

СМОТРЕТЬ ИНФОРМАЦИЮ: Применение зеленого водорода [PDF]

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОЛИЗАТОР И КАК ЭТО РАБОТАЕТ: ЭЛЕКТРОЛИЗ

Электролизер — это устройство, способное расщеплять молекулы воды на составляющие их атомы кислорода и водорода. Связи между двумя элементами очень стабильны, и для этого расщепления требуется электрическая энергия в процессе, называемом электролизом [PDF].Эффективные электролизеры станут ключом к проникновению водорода в промышленность и внедрению водородных топливных элементов.

Один из крупнейших в мире электролизеров расположен в Фукусиме, Япония, на месте известной ядерной катастрофы. символизирует смену парадигмы в производстве энергии , поскольку он питается от солнечных батарей. Совсем недавно, в январе 2021 года, японский электролизер намного превзошел электролизер в Беканкуре, Канада, который состоит из полимерного мембранного устройства с выходной мощностью 8.2 тонны в сутки.

Как работает электролизер

Электролиз был впервые открыт в 1800 году. После изобретения в том же году Алессандро Вольта электрической батареи другие химики попытались соединить свои полюса в емкости с водой. Они обнаружили, что через воду протекает ток, а водород и кислород отделяются на электродах.

Электролизер состоит из пакета токопроводящих электродов, разделенных мембраной, на которую подается высокое напряжение и ток.Это вызывает электрический ток в воде, который заставляет ее распадаться на составляющие: водород и кислород. Полная система также включает насосы, силовую электронику, газоотделитель и другие вспомогательные компоненты, такие как резервуары для хранения.

Кислород, образующийся параллельно, выбрасывается в атмосферу или в некоторых случаях может храниться для дальнейшего использования в качестве медицинского или промышленного газа. Водород хранится в виде сжатого газа или сжиженного газа для использования в промышленности или в водородных топливных элементах , которые могут приводить в действие транспортные средства, такие как поезда, корабли и даже самолеты.

ВИДЫ ЭЛЕКТРОЛИЗАТОРОВ

В настоящее время существуют разные типы электролизеров в зависимости от их размера и функции. Чаще всего используются:

Щелочной электролизер

В них используется жидкий раствор электролита, такой как гидроксид калия или гидроксид натрия, и вода. Водород производится в ячейке, состоящей из анода, катода и мембраны. Элементы обычно собираются последовательно для одновременного производства большего количества водорода и кислорода.Когда ток подается на батарею электролизных ячеек, гидроксид-ионы перемещаются через электролит от катода к аноду каждой ячейки, образуя пузырьки газообразного водорода на катодной стороне электролизера и газообразного кислорода на аноде. Они используются более 100 лет и не требуют использования благородных металлов в качестве катализатора; однако это громоздкое оборудование, получающее водород средней чистоты, и не очень гибкое в эксплуатации.

Электролизер с протонообменной мембраной (PEM)

Электролизеры PEM используют протонообменную мембрану и твердый полимерный электролит. Когда к батарее подается ток, вода расщепляется на водород и кислород, и протоны водорода проходят через мембрану, образуя газообразный водород на катодной стороне. Они наиболее популярны, поскольку производят водород высокой чистоты и легко охлаждаются. Они лучше всего подходят для использования в разнообразных возобновляемых источниках энергии, компактны и производят водород высокой чистоты. С другой стороны, они несколько дороже, потому что в качестве катализаторов используются драгоценные металлы.

Твердооксидный электролизер (SOEC)

SOEC работают при более высоких температурах (от 500 до 850 ºC) и потенциально могут быть намного более эффективными, чем PEM и щелочные электролизеры.Этот процесс называется высокотемпературным электролизом (HTE) или паровым электролизом, и в качестве электролита используется твердый керамический материал. Электроны из внешнего контура объединяются с водой на катоде с образованием газообразного водорода и отрицательно заряженных ионов. Затем кислород проходит через скользящую керамическую мембрану и реагирует на аноде с образованием газообразного кислорода и генерации электронов для внешнего контура. Технологически они менее развиты, чем вышеперечисленные.

Существуют и другие типы электролизеров, которые еще не так эффективны или рентабельны, как перечисленные выше, но имеют большой потенциал для развития.Одним из примеров является фотоэлектролиз, при котором использует только солнечный свет для разделения молекул воды без потребности в электричестве. Однако для этого устройства требуются полупроводники, которые еще недостаточно разработаны.

Введение в электролизеры

Электролизеры используют электричество для разложения воды на водород и кислород. Электролиз воды происходит посредством электрохимической реакции, для которой не требуются внешние компоненты или движущиеся части.Он очень надежен и может производить сверхчистый водород (> 99,999%) без вреда для окружающей среды, когда источником электроэнергии является возобновляемая энергия.

Водород, полученный из электролизера, идеально подходит для использования с водородными топливными элементами . Реакции, происходящие в электролизере, очень похожи на реакции в топливных элементах, за исключением того, что реакции, происходящие на аноде и катоде, меняются местами. В топливном элементе анод — это место, где расходуется газообразный водород, а в электролизере газообразный водород вырабатывается на катоде.Недостатком электролизеров является потребность в электроэнергии для завершения реакции. В идеале электрическая энергия, необходимая для реакции электролиза, должна поступать из возобновляемых источников энергии, таких как ветряных , солнечных или гидроэлектрических источников. Электролизеры полезны и идеальны при включении в определенные стационарные, переносные и транспортные системы электропитания. Некоторыми примерами приложений, в которых электролизеры были бы особенно полезны, являются долгосрочное использование в полевых условиях, транспортных средств с топливными элементами и портативная электроника. Достаточное количество водорода может быть произведено до его использования и, следовательно, может быть полезным дополнением к системе, использующей солнечную и ветровую энергию.

Некоторые из преимуществ использования электролизеров:

1. Производимый водород очень чистый.
2. Его можно производить непосредственно на месте и в то время, когда оно будет использоваться, и не обязательно хранить.
3. Это намного более дешевый метод, чем подача газа в баллонах высокого давления.

Во всем мире более чем достаточно солнечных и ветровых природных ресурсов для производства всего водорода, необходимого для стационарных, транспортных и переносных применений. Электролиз может удовлетворить требования к стоимости, установленные правительствами многих стран мира.

Типы конструкций электролизеров

Есть много способов построить и настроить электролизер, и различные электролиты можно использовать так же, как в топливных элементах.Однако одно отличие от топливных элементов заключается в том, что нельзя использовать высокотемпературные системы, потому что вода должна подаваться в виде пара. Электролизеры можно разделить на две основные конструкции: униполярные и биполярные. В униполярной конструкции обычно используется жидкий электролит (щелочные жидкости), а в биполярной конструкции используется твердый полимерный электролит ( протонообменных мембран ). Гидроксид калия был широко используемым электролитом в прошлом, но в последнее время более типичными являются мембраны PEM. Конструкция электролизера очень похожа на аккумулятор или топливный элемент; он состоит из анода, катода и электролита.

Щелочной электролизер

Щелочные электролизеры обычно используют водный раствор гидроксида калия (КОН) в качестве электролита. Другие часто используемые электролиты включают серную кислоту (h3SO4), гидроксид калия (KOH), хлорид натрия (NaCl) и гидроксид натрия (NaOH). Типичная концентрация электролизного раствора составляет 20-30 мас.% Для обеспечения баланса между ионной проводимостью и коррозионной стойкостью.

Щелочные электролизеры хорошо работают при рабочих температурах от 25 до 100 ° C и давлении от 1 до 30 бар соответственно. Промышленные щелочные электролизеры имеют плотность тока в диапазоне 100 — 400 мА / см ² . Химические реакции для щелочного электролизера:

• Анод: 4H ₂ O + 4e ^— 2H ₂ + 4OH
• Катод: 4OH ^— + O ₂ + 4e ^— + 2 H ₂ O
• Общий: 2 H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

Общая конструкция щелочного электролизера проста.Он имеет униполярную конструкцию, состоящую из двух металлических электродов, подвешенных в водном растворе электролита. Когда на электроды подается электричество, на каждом электроде генерируется газообразный водород и кислород. Электролизер должен быть спроектирован таким образом, чтобы каждый газ собирался и удалялся из электролизера эффективно. Инженер должен следить за тем, чтобы газы не смешивались, потому что при наличии искры смесь водорода и кислорода легко воспламеняется.

Электролизер на основе PEM

Электролизеры на основе полимерных электролитных мембран (PEM) очень популярны, и многие современные электролизеры построены по технологии PEM.В электролизере PEM используется тот же тип электролита, что и в топливном элементе PEM . Электролит представляет собой тонкую твердую ионопроводящую мембрану, которая используется вместо водного раствора. Эти электролизеры имеют биполярную конструкцию и могут работать при высоких дифференциальных давлениях на мембране. Реакции следующие:

• Анод: 4H ⁺ + 4e ^— → 2H ₂
• Катод: 2H ₂ O → O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^—
• Общий: 2H ₂ O (л) + 4H ⁺ + 4e ^— → 2H ₂ + O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^—

Электролизеры PEM популярны, потому что многие из типичных проблем топливных элементов PEM не применимы.Воду, подаваемую на катод, также можно легко использовать для охлаждения элемента, а управление водой намного проще, поскольку положительный электрод должен быть залит водой. Водород, производимый в электролизерах этого типа, имеет высокую чистоту. Единственная проблема — наличие водяного пара в системе. Вода диффундирует через электролит, как в топливных элементах; поэтому разработчики электролитов используют различные методы, чтобы избежать этого. Распространенным методом является использование более толстых электролитов, чем те, которые используются в топливных элементах.

КПД электролизера

На работу электролизеров влияет множество факторов. Некоторые из них включают общую конструкцию, используемые материалы, а также рабочую температуру и давление. Работа при более высоких температурах увеличит эффективность, но также увеличит скорость коррозии материалов электролизера. КПД электролизера рассчитывается так же, как и для топливного элемента. Эффективность топливного элемента определяется по формуле:

И обратная этой формуле — КПД электролизера:

Потери в электролизерах такие же, как в топливных элементах, а типичные значения для Vcell и Vel_cell равны 1.6 — 2,0 В в зависимости от плотности тока. Эффективность батареи также должна включать потери мощности из-за электроэнергии, необходимой для насосов, клапанов, датчиков и контроллера, а также количество энергии, вложенной в батарею. Типичный КПД коммерческих электролизеров составляет от 60 до 70 процентов.

Возможности для электролиза

Интеграция электролизеров с системой возобновляемых источников энергии создает уникальные возможности для обеспечения электроэнергией в будущем.Системы возобновляемой энергии могут подключаться к коммунальной сети через силовую электронику. Силовая электроника преобразует переменный ток (AC) из сети в постоянный ток (DC), необходимый для пакета электролизных ячеек. В качестве источника электроэнергии можно использовать как фотоэлектрические, так и ветровые системы. Во многих ветряных / электролизных системах, используемых сегодня для производства водорода, электролизер напрямую использует переменный ток от ветряной турбины.

Во всем мире проводится множество научно-исследовательских и опытно-конструкторских проектов, в которых анализируется и сравнивается производство водорода солнечной и ветровой энергией и электросетью.В этих исследованиях водород производится путем электролиза, а затем сжимается и хранится для питания двигателя в периоды с более высокими требованиями к энергии. Эти проекты будут исследовать совместное производство электричества и водорода, чтобы решить проблему неустойчивого характера солнечной и ветровой энергии, чтобы производить электричество, когда потребность в энергии высока. Эти исследования также включают потенциальное использование водорода в транспортных средствах. В этих исследовательских проектах изучаются технологии нескольких электролизеров; их способность быстро подключаться и отключаться; и разработка преобразователей переменного тока в постоянный и постоянного тока для использования ветряной турбины от солнечной энергии в электролизере для достижения повышения эффективности.

Электролиз может помочь сократить периодическое производство электроэнергии из возобновляемых источников. Водородные системы может производить водород и хранить его для последующего использования, что может повысить коэффициент использования возобновляемых источников энергии. Это поможет сделать возобновляемую энергию постоянной или использоваться в периоды пиковой нагрузки. Допуская совместное производство водорода и электроэнергии, коммунальное предприятие может оптимизировать свою систему производства и хранения. И солнечные, и ветровые системы могут получить выгоду от производства электроэнергии вместе с водородом.Некоторые исследования показали, что системы, оптимизированные для производства водорода и электроэнергии, имеют более низкие цены на водород — даже когда электроэнергия продается по очень низкой цене.

Выводы

Электролиз использует электричество для разложения воды на водород и кислород. Этот процесс может производить сверхчистый водород (> 99,999%) без загрязнения окружающей среды, если источником электроэнергии является возобновляемая энергия. Водород также можно производить непосредственно в любом месте и в то время, когда это необходимо; следовательно, его необязательно хранить.Это идеальный метод производства водорода для водородных топливных элементов. Если эта система спроектирована правильно, она может быть намного дешевле, чем газ, поставляемый в баллонах высокого давления. Электролизеры были бы очень полезны, если бы они были интегрированы в стационарные, переносные или транспортные энергосистемы для производства водорода. Это также было бы полезным дополнением к системе, использующей солнечную и ветровую энергию, потому что водород можно использовать для питания топливных элементов, когда солнечная и ветровая энергия непостоянна.В будущем электролиз можно будет использовать вместе с водородом, который необходим из ветряных и солнечных источников.

Автор: Д-р Коллин Шпигель

Доктор Коллин Шпигель — консультант по математическому моделированию и техническому письму (президент SEMSCIO) и профессор, имеющий докторскую степень. и степень магистра инженерных наук. Она имеет семнадцатилетний опыт работы в области инженерии, статистики, обработки данных, исследований и технического письма для многих компаний в качестве консультанта, сотрудника и независимого владельца бизнеса.Она является автором книг « Designing and Building Fuel Cells » (McGraw-Hill, 2007) и «PEM Fuel Cell Modeling and Simulation using MATLAB» (Elsevier Science, 2008). Ранее она владела Clean Fuel Cell Energy, LLC, организацией по топливным элементам, которая обслуживала ученых, инженеров и профессоров по всему миру.

Статья об электролизере по The Free Dictionary

Аппарат, в котором проводится электролиз, состоящий из одной или нескольких электролитических ячеек.Электролизер — это сосуд (или система сосудов), заполненный электролитом, в котором размещены электроды — катод и анод; катод подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а анод — к положительному полюсу.

В промышленности и лаборатории используются различные типы электролизеров, например, открытые и герметичные электролизеры, электролизеры для периодической и непрерывной работы, электролизеры с фиксированными или съемными электродами и электролизеры с различными системами разделения продуктов электролиза.В зависимости от предполагаемого использования электролизеры предназначены для работы при различных температурах, от ниже 0 ° C (например, электрохимический синтез нестабильных кислородных соединений) до высоких температур (например, при электролизе расплавленных электролитов при производстве алюминия. , кальций и другие металлы), и они соответственно оснащены системами для нагрева или охлаждения электролита или электродов. Некоторые электролизеры имеют диафрагму — пористый барьер или мембрану, которая отделяет катодное пространство от анодного пространства и которая проницаема для ионов, но замедляет механическое перемешивание и диффузию.Для изготовления этих диафрагм используются асбест, полимерные материалы и керамика. Также используются электролизеры с ионообменными мембранами. Различают униполярные и биполярные электролизеры в зависимости от того, как электролизеры подключены к электрической цепи. Униполярные электролизеры состоят из одной электролитической ячейки с электродами одной полярности, каждый из которых может состоять из нескольких элементов, включенных параллельно цепи. Биполярные электролизеры состоят из множества ячеек, до 100–160, которые подключены последовательно к цепи, и каждый электрод, за исключением двух концевых электродов, функционирует как катод на одном конце и анод на другом.

Аноды изготавливаются из графита, углерод-графитовых материалов, платины, оксидов некоторых металлов, свинца или свинцовых сплавов. Также используются сверхмощные титановые аноды с активным покрытием из смеси оксида рутения и оксида титана или платины и ее сплавов. Катод в большинстве электролизеров изготовлен из стали. Также используются электролизеры с жидким электродом (например, ртуть используется в качестве катода в одном способе производства хлора и гидроксида натрия). Некоторые электролизеры работают под давлением, например, вода диссоциирует при давлениях до 4 меганьютон / м ² (40 килограмм-сила / см ² ).В настоящее время ведется разработка электролизеров, работающих при более высоких давлениях. При выборе материалов для изготовления электролизеров учитываются коррозионная активность электролита и продуктов электролиза, температура и другие факторы. Используются сталь, в том числе сталь с различными защитными покрытиями, пластмассы, стекло, стекловолокно, керамика. Большие современные электролизеры работают при больших нагрузках: униполярные электролизеры до 400–500 килоампер и биполярные электролизеры до 1600 килоампер.

Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Технология AEM | Справочник Enapter

Водород в целом

Что такое водород?

Водород — первый химический элемент периодической системы. Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Это самый легкий и простой элемент, который мы знаем, один протон и один электрон, но он обладает высокой энергией. Водород — это энергоноситель и универсальный талант: его можно преобразовывать в электричество, использовать в качестве топлива для транспорта, использовать для отопления и охлаждения, а также для различных других промышленных применений.

Почему мы говорим о водороде?

Мы считаем, что водород будет играть центральную роль в проектировании современных энергетических систем, чтобы обеспечить полную независимость и безопасность зеленой энергии. Растущая мировая промышленность формируется на основе потенциала водорода в качестве хранимого топлива или энергоносителя. Многие преимущества, которые он имеет по сравнению с аккумуляторно-электрическими технологиями, приводят к тому, что водород становится все более популярным среди промышленности, экологов и ведущих правительств. В связи с появлением большого количества переменных возобновляемых источников энергии, зеленый водород — это решение для энергосистемы будущего.

Где в настоящее время используется водород?

Водород — это энергоноситель и, как таковой, настоящий универсальный талант. Сегодня водород непосредственно используется в различных промышленных процессах, таких как производство аммиачных удобрений, пищевая промышленность, производство листового стекла, охлаждение электростанций, полупроводниковая и электронная промышленность и многие другие.

Водород также находит применение в качестве топлива на транспорте, часто с водой в качестве единственного побочного продукта / выброса. Транспортные средства с топливными элементами на борту (автомобили, автобусы, поезда, дроны, самолеты) используют водород в качестве топлива для питания своих электрических силовых установок.Но топливные элементы становятся все более важными и в энергетическом секторе. Они могут обеспечивать электроэнергией жилые дома, коммерческие и промышленные здания и удаленные районы. Они могут обеспечивать круглосуточное питание без выходных или служить в качестве устройства резервного питания. Водород предлагает гораздо большую плотность хранения энергии и большую автономность, чем батареи.

Почему экологически чистое производство водорода?

Подавляющее большинство, около 99%, водорода, используемого в мире, по-прежнему производится из ископаемого топлива. Большая часть этого осуществляется паровым риформингом природного газа метана, процессом, который выделяет большое количество парниковых газов.Мы говорим о зеленом водороде, когда возобновляемые источники энергии используются в электролизере для получения водорода из воды. Водород является связующим звеном между производством возобновляемой энергии и другими видами энергии, и позволяет нам очистить не только сектор электроэнергетики с помощью ископаемого топлива.

Почему имеет смысл сочетать водород с периодически возобновляемыми источниками энергии?

Мир достиг переломного момента в нашем понимании энергии. Солнце и ветер — два самых быстрорастущих источника энергии.Хотя правительства и промышленность все больше понимают, что ископаемые виды топлива ушли в прошлое, остается задача сделать солнечную и ветровую полезными, когда они нам нужны. Переменные возобновляемые источники энергии конкурентоспособны, и клиенты все чаще требуют надежного, безопасного и независимого энергоснабжения из устойчивых источников. Производство зеленого водорода на месте обеспечивает полную независимость и безопасность от зеленой энергии. Растущая мировая промышленность формируется на основе потенциала водорода в качестве хранимого топлива или энергоносителя, и многие преимущества по сравнению с аккумуляторно-электрическими технологиями приводят к тому, что водород становится все более популярным среди промышленности, экологов и ведущих правительств.

Каковы потери с течением времени из-за утечки при хранении в резервуаре? Есть ли у водорода «срок годности»?

При правильном хранении потерь нет. В отличие, например, от дизельного топлива, водород не имеет срока годности и может храниться годами.

Безопасен ли водород?

Водород является горючим газом, и, как и с любым другим газом, при обращении с ним необходимо постоянно обеспечивать соответствующие меры безопасности. Свойства водорода делают его более безопасным в обращении, чем обычно используемое топливо.Он не токсичен и легче воздуха, поэтому при утечке быстро рассеется. При планировании установки водородной системы важно принять соответствующие меры безопасности, такие как вентиляция и обнаружение утечек.

Какова энергетическая ценность водорода?

Энергосодержание водорода описывается его теплотворной способностью (меньшей и большей). Нижняя теплотворная способность водорода может быть выражена как 33,33 кВтч / кг или 2,78 кВтч / Нм³. Высшая теплотворная способность — 39.41 кВтч / кг или 3,28 кВтч / Нм³. Практическое среднее значение, о котором следует помнить, составляет примерно 3 кВтч / Нм³. Энергосодержание 1 Нм3 газообразного водорода эквивалентно 0,34 л бензина, 1 л жидкого водорода эквивалентно 0,27 л бензина и 1 кг водорода эквивалентен 2,75 кг бензина (исходя из более низкой теплотворной способности).

Сколько весит водород?

Вес водорода 0,08988 г / л.

Сколько водорода может произвести электролизер Enapter и сколько времени нужно, чтобы заполнить бак емкостью 500 л?

Электролизер Энаптера производит 0.5 Нм³ / ч (500 Нл / ч) или 0,04494 кг / ч. Один модуль электролизера производит 12 Нм3 газообразного водорода за 24 часа при весе> 1 кг (1,0785 кг). При нормальном давлении на выходе электролизера 35 бар 1 кг водорода занимает объем 0,343 м3 (343 л).

Полный бак водорода для легкового автомобиля содержит около 5 кг газообразного водорода (при давлении 700 бар) и может проехать более 500 км.

Для заполнения бака на 500 л одним EL, работающим на 100% и при 35 бар, требуется около 500 л * 35/500 нл / ч = 35 ч, пока он не заполнится.

Технология AEM от Enapter

Что такое технология AEM от Enapter и как она работает?

Основным продуктом Enapter является стандартизированный электролизер с анионообменной мембраной (АЭМ) с возможностью штабелирования. Электролизеры используют электричество для разделения воды (H₂O) на водород (H₂) и кислород (O₂) посредством электрохимической реакции. Пакет является сердцем электролизера и состоит из нескольких ячеек, соединенных последовательно в биполярной конструкции. Уникальной технологией Enapter является конструкция и работа этих ячеек, состоящих из сборки мембранных электродов (MEA), изготовленной из полимерного AEM, и специально разработанных недорогих электродов.Анодная полуячейка заполнена разбавленным раствором КОН (щелочного) электролита; катодный полуэлемент не имеет жидкости и производит водород из воды, проникающей через мембрану анодного полуэлемента. Кислород выделяется с анодной стороны и выводится из батареи через циркулирующий электролит. Водород производится под давлением (обычно 35 бар) и уже очень сухой и чистый (около 99,9%). Используя дополнительный модуль осушителя Enapter, водород поставляется с чистотой 99,999%.

В чем разница между технологией протонообменной мембраны (PEM) и технологией анионообменной мембраны (AEM), и каковы преимущества AEM?

В электролизерах с протонообменной мембраной (PEM) используется полупроницаемая мембрана из твердого полимера, предназначенная для проведения протонов. Хотя электролизеры PEM обеспечивают гибкость, быстрое время отклика и высокую плотность тока, широкое коммерческое использование остается проблемой, в первую очередь из-за стоимости материалов, необходимых для достижения длительного срока службы и производительности.В частности, очень кислая и коррозионная рабочая среда ячеек электролизера PEM требует использования дорогостоящих каталитических материалов из благородных металлов (иридий, платина) и большого количества дорогостоящего титана. Это создает проблему для масштабируемости электролизеров PEM.

В электролизерах с анионообменной мембраной используется полупроницаемая мембрана, предназначенная для проведения анионов. Они представляют собой жизнеспособную альтернативу PEM со всеми теми же сильными сторонами и несколькими ключевыми преимуществами, которые приводят к более низкой стоимости.Из-за менее агрессивного характера окружающей среды для изготовления биполярных пластин вместо титана можно использовать сталь. Кроме того, электролизеры AEM могут выдерживать более низкую степень чистоты воды, что снижает сложность системы подачи воды и позволяет фильтровать дождевую и водопроводную воду.

В чем разница между традиционной щелочной технологией и технологией AEM и каковы преимущества AEM?

Традиционные жидкие щелочные электролизеры присутствуют на рынке довольно давно и относительно дешевы.Однако они сравнительно медленно реагируют на колебания в энергоснабжении, поэтому эффективно и дорого сочетать их с возобновляемыми источниками энергии. Традиционные жидкие щелочные электролизеры работают с высококонцентрированными растворами электролитов и при низком давлении. Они требуют дополнительных стадий очистки и сжатия для получения высококачественного газа при более высоком давлении на выходе. Это рентабельно только для централизованных и монолитных проектов с несколькими МВт.

Электролизер AEM основан на преимуществах традиционных щелочных электролизеров, но лишен его недостатков:

1. Электролиз AEM работает в сильно разбавленной щелочной среде и, следовательно, намного безопаснее в обращении.

2. В электролизере AEM можно использовать такие же экономичные материалы, при этом производя гораздо более чистый водород с более высокой эффективностью.

3. Электролизер AEM полностью масштабируем и идеально подходит для подключения к переменным возобновляемым источникам энергии.

Электролизеры в целом

Где производятся электролизеры? Где Enapter производит свои электролизеры?

В настоящее время все производство находится в Креспине, Италия, недалеко от Пизы.Enapter в настоящее время готовит площадку для массового производства в Зербеке, Германия.

Какая самая низкая производительность? Сколько водорода производится при минимальной производительности и как меняется КПД при частичной нагрузке? Как выглядит поляризационная кривая для стека?

Самая низкая производительность стека AEM составляет 60% от 500 NL / ч, что означает 300 NL / ч. Самый низкий производственный лимит был установлен на уровне 60% для обеспечения безопасности устройств. В этом случае количество водорода в вентиляционной линии все еще значительно ниже пределов воспламеняемости.Потребление энергии уменьшается примерно линейно с заданным значением производительности. Энергопотребление при заданной производительности можно увидеть на графике ниже.

При использовании алгоритма системы управления электролизером увеличение производительности на 10% занимает около 21 секунды. Снижение на 10% занимает менее 1 секунды.

Какова продолжительность запуска электролизера, пока он не станет полностью работоспособным? Как долго длится время разогрева / разгона?

Время разгона электролизера зависит от температуры электролита (нарастание медленнее при более низких температурах и быстрее при высоких температурах).В большинстве случаев система запускается с периодом гидратации 60 секунд, а затем увеличивается до номинальной производительности со следующими значениями:

· Время разогрева (время, необходимое для нагрева электролизера): электролит рабочая температура в электролизере 55 ° C. Электролизер достигает степени нагрева около 1 ° C / мин и достигает максимальной эффективности при 55 ° C. Это означает, что если машина запускается с температурой электролита 25 ° C, потребуется около 30 минут, чтобы полностью заработать и работать с максимальной эффективностью.

· Время разгона (время для достижения номинальной производительности): Обычно производительность 500 нл / ч достигается примерно через 2/3 общего времени разогрева (время разогрева составляет 30 минут, поэтому, если начиная с 25 ° C, для достижения максимальной производительности потребуется 20 минут).

· Время создания давления: когда система запускается и электролизер начинает нагреваться, производство водорода начинается немедленно, а максимальная производительность достигается позже. При стандартных уставках давление полностью создается за 1/6 от общего времени прогрева (если вы начинаете с 25 ° C, время прогрева составляет 30, поэтому для повышения давления требуется 5 минут)

Влияют ли частые циклы пуска / останова и линейное изменение на долговечность или производительность электролизера?

Как и все электрохимические устройства, срок службы нашей батареи электролизеров AEM сокращается из-за частых запусков / остановок.По мере накопления опыта работы в полевых условиях и получения эксплуатационных данных мы теперь можем рекомендовать нашим клиентам ограничить рабочие циклы электролизера максимум пятью циклами включения / выключения в день и одним циклом включения / выключения в час. Это помогает продлить срок службы электролизера.

Электролизер работает наиболее эффективно и надежно при непрерывной работе. Однако наша модульная конструкция и система управления энергопотреблением Enapter идеально подходят для изменения предложения возобновляемых источников энергии или колебания спроса.Индивидуальные электролизеры могут быть увеличены от 60 до 100%, а комбинация многих электролизеров позволит вам достичь любой необходимой скорости потока. Если потребность в водороде в течение дня непостоянна, добавление буферного резервуара подходящего размера может минимизировать циклы включения / выключения электролизера.

Как выключить систему?

Выключить систему довольно просто: либо вручную, нажав / щелкнув кнопку остановки, либо автоматически, когда на выходе будет достигнуто максимальное заданное значение давления.Следует отметить, что после каждого отключения система сбрасывает внутреннее рабочее давление и удаляет небольшое количество газообразного водорода из линии продувки.

Как доливается вода в электролизер?

Электролизер AEM имеет внутренний бак приблизительно на 3,5 литра. Для производства водорода в электролизер необходимо подавать чистую воду через заправочную трубку под давлением от 1 до 4 бар. Электролизер доливает примерно 1,5 литра воды каждые 3 часа.

Каковы требования к качеству воды на входе в электролизер?

Электролизер обладает высокой устойчивостью к поступающей воде и может питаться очищенной дождевой или водопроводной водой. Простые и дешевые процессы обратного осмоса со смоляными фильтрами могут обеспечить необходимое качество воды. Вода, подаваемая в электролизер, должна быть обессоленной и иметь низкую проводимость. Подробности см. В таблице данных. В электролизере нельзя использовать соленую воду.

В чем разница между электролизером с воздушным и жидкостным охлаждением?

Электролизеры с воздушным и жидкостным охлаждением — почти идентичные устройства.Единственное различие заключается в подузле теплообменника, основная функция которого заключается в поддержании стабильной температуры электролита для работы электролизера.

С воздушным охлаждением

В электролизерах с воздушным охлаждением используется вентилятор для продувки окружающего воздуха мимо электролита, чтобы поддерживать электролит при номинальной рабочей температуре, в настоящее время 55 ° C. Для блока с воздушным охлаждением заказчик должен подавать свежий воздух нужной температуры к передней части устройства, и устройство будет выпускать более теплый воздух из задней части.Заказчик должен обеспечить беспрепятственное прохождение достаточного воздушного потока.

Плюсы: использует окружающий воздух, поэтому легко и быстро настраивается

Минусы: в небольших помещениях или контейнерах предъявляются более высокие требования к HVAC и месту для установки

С жидкостным охлаждением

Электролизеры с жидкостным охлаждением имеют жидкость -жидкий теплообменник и использовать клапан для запуска / остановки потока охлаждающей жидкости, которая должна быть поставлена ​​заказчиком. Версия электролизера с жидкостным охлаждением имеет минимальные требования к потоку воздуха в целях безопасности и для охлаждения электроники, поэтому пространство, необходимое для установки из-за требований к потоку воздуха, уменьшается.Он имеет дополнительный вход и выход охлаждающей жидкости на передней панели. Заказчик должен подавать охлаждающую жидкость под давлением на входе, и устройство будет выпускать охлаждающую жидкость с немного более высокой температурой на выходе. Повышение температуры зависит от подаваемого давления и расхода, но в любом случае качество получаемого тепла ограничено, поскольку рабочая температура электролита в настоящее время составляет всего 55 ° C.

Плюсы: более компактная установка, поскольку требования к воздушному потоку снижаются

Плюсы: пониженные требования к системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для установки внутри помещений

Минусы: требуются дополнительные усилия со стороны интегратора для обеспечения охлаждающей жидкости

Использование отработанного тепла

Как в случае с воздушным, так и с жидкостным охлаждением общая тепловая энергия процесса электролиза одинакова.Это отработанное тепло, хотя и имеет относительно «низкое качество», потенциально может быть использовано интеграторами в некоторых конкретных приложениях для повышения общей эффективности их энергетических систем. Однако в большинстве случаев он просто попадает в окружающую среду.

Может ли загрязнение CO₂ отрицательно повлиять на срок службы электролизера?

Загрязнение воздуха CO₂ не является проблемой для электролизера, поскольку конструкция системы исключает возможное взаимодействие с окружающим воздухом. Однако CO₂ в электролите (например,грамм. за счет добавления карбонизированной воды снижает значение pH и требует более частой замены электролита. При регулярном обслуживании (замене электролита) это обратимо и не способствует явной деградации электрохимической системы.

Используется ли азот в процессе?

В электролизерах Enapter не используется азот.

Каков срок службы электролизеров Enapter?

Ожидаемый срок службы стеков> 30 000 часов.Для получения дополнительной информации см. Техническое описание.

Характеристики стека

Какова площадь поверхности мембраны?

К сожалению, мы не можем предоставить эту информацию, поскольку она является частью интеллектуальной собственности Enapter.

Каков диапазон напряжения и тока ячейки электролизера?

К сожалению, мы не можем предоставить эту информацию, поскольку она является частью интеллектуальной собственности Enapter.

Как контролируется давление для H₂? Используется ли реле давления и клапан?

Enapter использует пропорциональный предохранительный клапан для повышения давления в системе и несколько датчиков давления для управления и мониторинга давления в дымовой трубе и на выходе.Электромагнитный клапан открывается и закрывается, чтобы вернуть систему в безопасное состояние в случае возникновения ошибки.

Какая плотность тока?

К сожалению, мы не можем предоставить эту информацию, поскольку она является частью интеллектуальной собственности Enapter.

Какова номинальная рабочая температура электролитической ячейки в градусах Цельсия и градусах Фаренгейта?

Номинальная рабочая температура составляет 55 ° C / 131 ° F.

Почему электролизеры имеют большое значение в современном мире

В связи с тем, что зеленый водород становится центром дорожной карты будущего с нулевыми показателями, технологии электролизеров в последние годы вызвали больший интерес, чем когда-либо, с тех пор, как коммерческий электролиз впервые начался в начале 1900-х годов.Совместные глобальные усилия по строительству электролизных заводов мощностью 105 ГВт помогут достичь климатической цели 1,5 ° C.

ЕС взял на себя обязательство установить к 2030 году электростанции мощностью 40 ГВт, при этом запланированная мощность Франции в 6,5 ГВт является самой большой на территории.

Зеленый водород от электролиза

Сегодня только 0,1% мирового производства водорода приходится на электролиз воды. Использование возобновляемых источников энергии в качестве источника энергии для процесса электролиза приводит к получению зеленого водорода.Падение затрат на возобновляемые источники энергии и более совершенные технологии электролизеров подогрели интерес к экологически чистому или электролитическому водороду. Фактически, стоимость возобновляемой электроэнергии, особенно фотоэлектрической или солнечной, резко снизилась на 82% за последнее десятилетие.

Более широкое использование зеленого водорода может значительно изменить углеродный след для секторов, которые трудно декарбонизировать, таких как сталелитейная промышленность, транспорт и химическая промышленность. Канада стала здесь лидером, поскольку у нее есть крупнейший в мире электролизный завод Bécancour (Канада) мощностью 200 МВт, который производит до от до 8.2 тонны зелени h3 в сутки.

Что дальше в мечтах ЕС о зеленом водороде? Мы подробно рассмотрели это, здесь .

Водородная стратегия — это не просто масштабируемое производство, решающее значение имеет широко распространенная сеть, которая транспортирует водород от места производства к месту потребления. 85% водорода вообще не перемещает в Европе. Его потребляют прямо там, где его производят. Европейская магистраль водорода нацелена на создание сети из 11 600 км водородных трубопроводов к 2030 году и 39 700 км к 2040 году, 69% из которых будут преобразованы в трубопроводы для природного газа.

Это беспроигрышный вариант с электролизом, поскольку он не выделяет парниковых газов, а его основной выход, водород, не вызывает выбросов. Единственные выбросы, связанные с процессом, кроме используемой электроэнергии, — это строительство объектов. Поскольку мировая экономика стремится к углеродно-нейтральному будущему, роль электролизных заводов очевидна. Есть несколько факторов, останавливающих массовое расширение.

Препятствия при расширении производства электролизеров

Стоимость установки заводов по производству электролизеров по-прежнему является самым непомерным фактором.Вероятно, причина того, что зеленый водород до сих пор в 2-3 раза дороже, чем ископаемый водород. Хотя возобновляемые источники обеспечивают дешевую электроэнергию, они не только определяют стоимость производства зеленого водорода.

Инвестиционные затраты на установку электролизного производства не малы. Ориентировочная стоимость экологичных водородных электролизеров ЕС составляет 5–9 млрд евро на каждую мощность 6 ГВт.

В целях удешевления и повышения производительности электролизера электролизеры должны быть:

• Более эффективный : Им нужно потреблять меньше электроэнергии, что в конечном итоге приведет к меньшим производственным затратам.
• Более прочный
• Более простая конструкция : Это позволяет легче и дешевле устанавливать и находить материалы.

Ниже мы суммировали компромиссы между эффективностью, долговечностью и стоимостью электролизеров.

Типы электролизеров

Из четырех основных технологий электролизеров, Щелочной (ALK) электролизер Технология до сих пор была опорой.Электролизеры с протонообменной мембраной (PEM) коммерчески жизнеспособны и нашли опору на рынке, поскольку занимают меньше места. Твердая оксидная анионообменная мембрана и (AEM), , которые являются технологиями, в основном используемыми в Европе, имеют высокий потенциал, но являются гораздо менее зрелыми технологиями. Лишь несколько компаний занимаются их коммерческим производством. ALK и PEM хорошо работают при высоких температурах.

Многие известные компании обсуждают, за какой тип электролизера поручиться.Мы перечисляем некоторые преимущества и недостатки электролизеров ALK и PEM, отмеченные экспертами отрасли.

Электролизеры ALK

Плюсов:

• Хорошо отработанная техника
• катализаторы неблагородные
• Долгосрочная стабильность (почти вдвое дольше)
• Сравнительно низкая стоимость
• Стеки в диапазоне MW

Минусы:

• Низкие плотности тока
• Кроссовер газов
• Низкий диапазон частичной нагрузки
• Низкая динамика
• Низкое рабочее давление
• Едкий жидкий электролит

Технология, лежащая в основе электролизеров PEM, получает все большее распространение.То, что средние капитальные затраты (CAPEX) были ниже для заводов по производству электролизеров ALK, чем для заводов по производству электролизеров PEM в расчете на киловатт, не остановило первых приверженцев. Фактически, CAPEX для PEM значительно снизился.

Плюсов:

• Высокая плотность тока
• Или возможность поставлять водород своим клиентам, при этом имея возможность предоставлять дополнительные услуги.
• КПД высокого напряжения
• Хорошо Диапазон частичной нагрузки,
Системы
• могут работать с минимальным энергопотреблением.
• Быстрый ответ системы
• Компактная конструкция системы
• Высокая чистота газа
• динамический режим

Минусы:

• Высокая стоимость комплектующих
• Кислая коррозионная среда
• Возможно низкая прочность
• Недостаточно данных, так как это менее зрелая технология
• Коммерциализация
• Стойки ниже диапазона МВт

Чтобы недорогой экологически чистый водород не был просто проектом трубопровода, требуется целостный подход, особенно с точки зрения проектирования, развертывания и эксплуатации системы. На виртуальной конференции «Электролизерные заводы и технологии» 19-20 октября 2021 г. наша экспертная группа обсудит развитие инфраструктуры для крупномасштабного производства зеленого водорода и коммерческие перспективы проектов в Европе.

Электролиз и контроль давления в электролизере

Электролиз использует электрический ток для возбуждения химической реакции, которая не происходит естественным образом. Электролиз воды — это электрохимический процесс, в котором электричество расщепляет воду на водород и кислород.Электролиз с диоксидом углерода — это восстановление CO2 в CO. Эти реакции могут происходить в электролизной ячейке или электролизере, содержащем электролитическую среду между анодом и катодом. Контроль давления во время электролиза является важным фактором и зависит от технологии электролизера.

Electrolyzer Technology

Технологии, использующие наборы мембран из полимерных электролитов, также называемые протонообменными мембранами или PEM, были разработаны для более эффективного электролиза воды, чем предыдущие электролизеры с щелочными растворами.Эти системы электролиза PEM могут быть спроектированы как система уравновешенного давления, где O ₂ и H ₂ работают при одинаковом давлении, или как система перепада давления, где O ₂ и H ₂ работают при разных давлениях. Преимущество электролиза под высоким давлением H ₂ состоит в том, что он сводит к минимуму необходимость механического сжатия второй стадии для создания давления для хранения. В конструкциях с перепадом или сбалансированным давлением регулирование давления газов O ₂ и H ₂ чрезвычайно важно для эффективности и срока службы электролизера PEM.

В области электролиза CO2 продолжаются исследования, чтобы найти эффективную технологию электролизера для использования в больших масштабах. Ячейки для электролиза твердого оксида (SOEC), ячейки для электролиза расплавленного карбоната (MCEC) и газодиффузионные электроды (GDE) находятся в стадии изучения. Электролизеры с катализаторами, создающие многослойную батарею электролизеров, также исследуются.

Equilibar предлагает семейство регуляторов противодавления (BPR) для управления процессом электролиза в диапазоне давлений, высоких или низких, с исключительной точностью.

Свяжитесь с инженером по применению, чтобы обсудить ваше приложение. Особое внимание уделяется процессам, обогащенным кислородом.

Для чего используются продукты электолиза воды и СО2?

Исследователи энергетики оптимизируют электролиз воды для производства водорода в качестве источника энергии из возобновляемых источников. Ветровые турбины и фотоэлементы могут использоваться в качестве источников электроэнергии для электролизера для производства водорода для водородных топливных элементов. Цель состоит в том, чтобы увеличить использование возобновляемых источников энергии и снизить выбросы углерода.

Газообразный кислород, образующийся в результате реакции, может быть использован для различных целей, включая пригодный для дыхания O2 для космических путешествий и подводных лодок.

Окись углерода в чистом виде используется в качестве источника для многих промышленных химикатов и тонких химикатов или вместе с h3 в синтетическом газе. Когда CO2 и h3O восстанавливаются в процессе совместного электролиза, синтез-газ производится и используется для производства топлива. Это беспроигрышный процесс: извлечение CO2 из атмосферы и его использование для производства возобновляемого топлива.

Технология Equilibar, используемая для электролиза для выработки кислорода в космосе

Электролиз проточной ячейки, который используется для космических полетов, использует электролизер с проточной водой для выработки кислорода из воды, достаточного для удовлетворения метаболических потребностей экипажа.Многие современные конструкции электролизеров требуют последующего разделения газа и жидкости, что создает проблемы в условиях микрогравитации. Одна из проблем — двухфазный поток, вызванный образованием пузырьков в электролизере. Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере предложили альтернативную конфигурацию электролизера и построили прототип с использованием регулятора вакуума Equilibar®.

Прочтите тематическое исследование по ссылке справа.

Регуляторы обратного давления Equilibar, используемые в «искусственном фотосинтезе» для выработки энергии из возобновляемых источников

Наши партнеры из компании Pressure Control Solutions (PCS) в Нидерландах работали с Evonik и Siemens над проектом, в котором две компании объединили электролиз CO ₂ и газовая ферментация в процессе «искусственного фотосинтеза», который они называют Проектом Ретикус.Проект связывает инновации компаний в области ферментации и электролиза с целью получения энергии из возобновляемых источников энергии.

Компания PCS была призвана найти решение для этого проекта, в котором требовался диапазон точных уставок давления. Заказчик считает, что технология Equilibar BPR «превосходит традиционные клапанные технологии». Кроме того, с помощью разработанного решения PCS заказчик смог избежать проблем кристаллизации, связанных с солью в процессе электролиза. Подробнее читайте в тематическом исследовании на сайте PCS.

О регуляторах обратного давления Equilibar

Регулятор обратного давления Equilibar® имеет купольную нагрузку и, благодаря своей новой конструкции с несколькими отверстиями, обеспечивает мгновенное надежное управление в самых сложных условиях. Конструкция с нагруженным куполом означает, что требуется давление жидкости (обычно воздух или азот), прикладываемое к куполу BPR, соответствующее желаемому входному давлению. Этим заданным давлением можно управлять вручную или с помощью электроники. Узнайте, как работают обратные клапаны Equilibar.

Наша команда опытных инженеров предлагает подробные рекомендации по выбору оборудования для регулирования давления для конкретных условий.

Свяжитесь с инженером Equilibar для более подробного обсуждения вашего приложения.

Электролизер

— кислород не включен Wiki

Эта статья не редактировалась для текущей версии ( U35-479045 ). Последнее обновление: LU-356355 . Он может содержать неточности.

Эта статья не редактировалась для текущей версии ( U35-479045 ). Последнее обновление: LU-356355 . Он может содержать неточности. Эта статья не редактировалась для текущей версии ( U35-479045 ). Последнее обновление: LU-356355 . Он может содержать неточности.

Электролизер

Преобразует воду в кислород и водород.
Переходит в режим ожидания, когда зона достигает максимального давления.

Вода идет в один конец, кислород, поддерживающий жизнь, выходит из другого.

Декор

-10 (Радиус: 2 клетки)

Трубопровод

Вход: водозаборная труба

Электролизер — это устройство, которое использует электричество для разделения воды на составляющие кислород и водород.

Оба выхода имеют минимальную температуру 70 ° C (или выше, если входы были более горячими).

Использование []

Электролизеры

требуют большего планирования, чем другие источники кислорода, поскольку они не только требуют, чтобы вода постоянно подавалась через систему труб и насосов, но также необходимо учитывать водород и обращаться с ним соответствующим образом. Другой аспект — температура создаваемого кислорода. Электролизер имеет минимальную температуру на выходе 70 ° C, поэтому рекомендуется иметь некоторую форму охлаждения кислорода перед его использованием в ядре колонии. В качестве альтернативы имейте некоторое охлаждение самой колонии или в самой колонии, чтобы бороться с дополнительным жаром.

Как и его двоюродный брат, диффузор кислорода, электролизер автоматически останавливается, когда четыре занимаемых им блока достигают установленного разработчиком максимального предела давления.

Электролизеры могут использоваться для удовлетворения потребностей колонии в кислороде до тех пор, пока есть источник воды. Произведенный водород поднимется на верхнюю часть комнаты, откуда его можно будет откачать с помощью газового насоса. В качестве альтернативы электролиз можно проводить в небольшом воздухонепроницаемом помещении, и можно использовать газовые насосы для уноса кислорода и водорода до того, как в помещении будет достигнуто давление отсечки.Затем водород можно отделить от кислорода с помощью газового фильтра и направить в генератор водорода для сжигания, производя при этом небольшое количество энергии. Затем кислород может быть распределен внутри колонии через газоотводные отверстия. Вместо одного вентиляционного отверстия можно использовать систему вентиляции, чтобы гарантировать, что всегда есть место для выхода кислорода, поскольку отдельное вентиляционное отверстие перестанет выпускать кислород, как только блок, который он занимает, достигнет предельного давления для этого вентиляционного отверстия. Гейзер можно использовать для обеспечения неограниченного количества воды для подачи кислорода на основе электролизера.

Тепловая экономия []

Рассмотрите как можно меньше охлаждающей воды или даже сбросьте в нее немного тепла перед подачей в электролизеры. Входящий килограмм воды более плотный по теплу, чем выходной килограмм газов, что удобно, так как облегчает последующее охлаждение газов.

Но становится лучше — при 0 ° C в качестве «базовой» температуры 1 кг смеси кислорода и водорода при 70 ° C переносит столько же тепла, как 1 кг воды при 19,45 ° C, что означает, что при 19,75 ° C на входе электролизер начинает выделять тепло и становится отрицательным в чистом виде.Он будет разрушать 4,179 кДТЕ (1 кг * удельная теплоемкость воды) на каждый градус выше этого, пока не достигнет 70 ° C, когда на выходе также начнется повышение температуры, а эффективность упадет примерно до 3 кДТЕ / градус. С водой, близкой к температуре 96 ° C, он будет складывать до 288 кДТЕ / с в абсолютных числах, что сопоставимо с 3,6 AETN.

Обратите внимание, что электролизер не будет обрабатывать воду и выпускать пар в окружающую среду, если заборник слишком горячий.

Как следствие, вода холоднее 19.8 ° C создаст тепла.

Тем не менее, мощность 70 ° C наверняка пригодится для любой фермы, полагающейся на поддержание температуры 30 ° C или ниже без какой-либо дополнительной теплопередачи / удаления тепла. На каждый грамм кислорода выводится масса электролизера с теплоемкостью 1,308 (DTU / г) / ° C. Учитывая, что дубликат потребляет 100 г / с кислорода, для охлаждения выхода электролизера требуется 130,8 (DTU / ° C) / s на дубликат, или для разницы в 40 ° C — 5,2 кДТЕ / с. Это немного больше тепла, чем удаляет удобренный хворостник в кислородной среде.

Советы []

• Электролизер — это способ производства кислорода без водорослей, и его следует изучить, прежде чем у вас закончатся водоросли.
• Заполнение электролизера чем-либо, кроме воды, приведет к его повреждению. Это ограничение распространяется на загрязненную воду.
• Электролизер имеет внутренний резерв 10 кг, которого хватает на 10 секунд в идеальных условиях.
• Электролизер не удаляет микробы пищевого отравления или слизи из воды, а выводит микробы с кислородом.Оба микроба постепенно вымрут в кислороде.
• Использование вентиляционных отверстий для газа под высоким давлением будет более эффективно распространять кислород в основании (однако слишком высокое давление вызовет лопание барабанных перепонок, что создает напряжение, чтобы избежать этого, используйте автоматику для перекрытия вентиляционного отверстия при достаточно высоком давлении).
• Электролизер лучше всего сочетается с антиэнтропийным термо-нейтрализатором для охлаждения его выходной мощности при очень небольших затратах на водород. Кроме того, он может предотвратить слишком сильный нагрев электролизера, если он установлен достаточно близко.

Ошибки []

Размещение электролизера с двумя газовыми насосами слева и справа в герметичном помещении 6×2 приведет к исчезновению значительного количества водорода, эффективно производя только 75 г / с водорода (примерно 66% от того, что должно быть). Обходной путь — сделать комнату высотой в 3 плитки (с насосами и электролизером, размещенными на земле).

См. Также []

.