水电解制氢设备系列说明书
水电解制氢设备
操
作
使
用
手
册
\
苏州竞立制氢设备有限公司
1、简述
1.1、氢气的性质和用途：
氢是自然界分布最广的元素之一，它在地球上主要以化合状态存在于化合物中。在大气层中的含量却很低，仅有约1ppm（体积比）。氢是最轻的气体,它的粘度最小，导热系数很高，化学活性、渗透性和扩散性强（扩散系数为0.63cm2/s，约为甲烷的三倍），它是一种强的还原剂，可同许多物质进行不同程度的化学反应，生成各种类型的氢化物。
氢的着火、燃烧、爆炸性能是它的特性。氢含量范围在4-75%（空气环境）、4.65-93.9%（氧气环境）时形成可爆燃气体，遇到明火或温度在585℃以上时可引起燃爆。
压力水电解制出的氢气具有压力高（1.6或3.2MPa）便于输送，纯度高（99.8%以上）可直接用于一般场合，还可以通过纯化（纯度提高到99.999%）和干燥（露点提高到-40～-90℃）的后续加工，可以作为燃料、载气、还原或保护气、冷却介质，广泛应用于国民经济的各行各业。
1.2、水电解制氢原理：
利用电能使某电解质溶液分解为其他物质的单元装置称为电解池。
任何物质在电解过程中，在数量上的变化服从法拉第定律。法拉第定律指出：电解时，在电极上析出物质的数量，与通过溶液的电流强度和通电时间成正比；用相同的电量通过不同的电解质溶液时，各种溶液在两极上析出物质量与它的电化当量成正比，而析出1克当量的任何物质都需要1法拉第单位96500库仑（26.8安培小时）的电量。水电解制氢符合法拉第电解定律，即在标准状态下，阴极析出1克分子的氢气，所需电量为53.6A/h。经过换算，生产1m3氢气（副产品0.5m3氧气）所需电量约2393Ah，原料水消耗0.9kg。
将水电解为氢气和氧气的过程，其电极反应为:
阴极: 2H
2O + 2e →H
2
↑+ 2OH-
阳极: 2OH-- 2e →H
2O + 1/2O
2
↑
总反应: 2H
2O →2H
2
↑+ O
2
↑
由浸没在电解液中的一对电极，中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成水电解池，通以一定电压（达到水的分解电压1.23V和热平衡电压1.47V以上）的直流电，水就发生电解。根据用户产量需求，使用多组水电解池组合，减小体积和增加产量，就形成水电解槽的压滤型组合结构。
本公司生产的压力型水电解槽采用左右槽并联型结构，中间极板接直流电源正极，两端极板接直流电源负极，并采用双极性极板和隔膜垫片组成多个电解池，并在槽内下部形成共用的进液口和排污口，上部形成各自的氢碱和氧碱的气液体通道。由电解槽纵向看，A、B系列的氧气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氧铜侧），C、D、E、F系列的氢气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氢铜侧）。
我公司生产的压力型水电解槽，目前标准产品操作压力为1.6MPa和3.2MPa两种。具有结构紧凑，运行安全，使用寿命长的特点，电解液采用强制循环，电解消耗的原料水由柱塞泵自动补充，相关参数实现自动监测和控制。。正常生产时采用30％KOH水溶液作为电解液，槽温控制在85-90℃左右，兼顾隔膜垫片的使用寿命和降低能耗的要求。
水电解制氢的电解需要低电压、大电流的可调直流电源。工业上采用带平衡电抗器的
双反星可控整流电路。这种电路有两个特点：第一，整流变压器有两组次极绕组，且都接成星形，为了消除变压器的直流磁化问题，两绕组的接线极性相反。第二，为了解决变压器的两组次极绕组的电流平衡问题，两组次极绕组中点通过平衡电抗器连在一起。
整流变压器
2、主要技术性能指标和消耗（见附表）
3、工作条件
3.1.电解液:30%KOH水溶液
3.2.原料水:
3.2.1用量见附表
3.2.2水质要求:
3.2.2.1电阻率≥1.0×105欧姆·厘米
3.2.2.2铁离子含量<1mg/L
3.2.2.3氯离子含量<2mg/L
3.2.2.4干残渣含量<7mg/L
3.2.2.5悬浮物含量<1mg/L
3.3.冷却水
3.3.1温度≤30℃
3.3.2用量见附表
3.3.3压力:0.4～0.6MPa
3.3.4水质:自来水
3.4.电源
3.4.1控制柜电源: 三相四线制AC 380V，50HZ，功率见附表
3.4.2 可控硅整流柜控制电源: 三相四线制AC 380V，50HZ
3.5.控制气源
3.5.1压力:0.5～0.7MPa
3.5.2流量:6m3/h
3.5.3露点低于环境温度10℃以下
3.5.4无油、无尘，含油量≤5mg/m3
4、工艺流程及子系统
系统简述：
电解液的在强制循环、电解槽通以直流电的条件下，氢气和氧气在电解槽产生，经过分离器气液分离后，产出的氢气和氧气源源不断送出系统（当客户对气体的纯度或露点有特别的要求时，本公司可进一步提供纯化干燥系统，以水电解氢气为原料，经催化脱氧、吸附干燥、过滤除尘等工序获得纯度较高的干燥氢气）。系统自动控制设定的系统压力、槽温、分离器液位平衡、及时补充电解所消耗的原料水。各项运行参数实现自动监测和控制。可按用户需求不同，提供气动仪表控制、电动仪表控制、PLC可编程控制、上位机控制、远程通讯等控制手段以及各类分析仪表。
制氢框架集成了制氢系统运行的主要设备（如分离器、洗涤器、冷却器、过滤器、碱液泵等，以及控制和调节阀门，工况测量的在线和远传仪表）。
每套制氢系统通常配备控制柜、整流柜、整流变压器以及氧中氢、氢中氧等分析仪表。
图一：制氢系统工艺及控制简图
CDEF系列制氢装置，由流程（系统）图可以看出，该装置可分为九个子系统。
4.1.电解液循环系统
电解液循环系统的作用是：
4.1.1从电解槽带走电解过程中产生的氢气、氧气和热量;
4.1.2将补充的原料水送给电解槽;
4.1.3对电解槽内电解反应区域进行“搅拌”，以减少浓差极化，降低电耗。该系统包括如下路线（内循环）
内 循 环
┌→氢分离器┐
碱液泵→碱液过滤器→电解槽┤├→(碱液泵)
└→氧分离器┘
4.2.氢气系统
氢气从电解小室的阴极一侧分解出来，借助于电解液的循环和气液比重差，在氢分离洗涤器中与电解液分离形成产品气.其路线为:
┌氢气出口
电解槽→氢分离器→调节阀┤
└阻火器排空
氢气的排空主要用于开停机期间，不正常操作或纯度不达标以及故障排空。
4.3.氧气系统
氧气作为水电解制氢装置的副产品具有综合利用价值.氧气系统与氢气系统有很强的对称性.装置的工作压力和槽温也都以氧侧为测试点.
它包括:
┌用户或储存
电解槽→氧洗涤器→┤
└或排空
氧气的排空除与氢气排空作同样考虑外，对于不利用氧气的用户，排空是常开状态.
4.4.原料水系统
水电解制氢(氧)过程唯一的“原材料”是高纯水，此外氢气和氧气在离开系统时要带走少量的水分。因此，必须给系统不断补充原料水，同时通过补水还维持了电解液液位和浓度的稳定性。补充水同时从氢、氧两侧补入。
原料水箱→补水泵→氢分离洗涤器→电解槽。
4.5.冷却水系统
水的电解过程是吸热反应，制氢过程必须供以电能，但水电解过程消耗的电能超过了水电解反应理论吸热量，超出部分主要由冷却水带走，以维持电解反应区正常的温度。电解反应区温度高，可降低能源消耗，但温度过高，石棉质的电解小室隔膜将被破坏，同时对设备长期运行带来不利。本装置要求工作温度保持在不超过90℃为最佳。此外，所生成的氢气、氧气也须冷却除湿。可控硅整流装置也设有必要的冷却管路。冷却水分三路流入系统：
┌温度调节阀→碱液冷却器→出口
冷却水入口┤氢（氧）气冷却器→出口
┕整流柜冷却管路→排放
4.6.充氮和氮气吹扫系统
装置在调试运行前，要对系统充氮作气密性试验。在正常开机前也要求对系统的气相充氮吹扫，以保证氢氧两侧气相空间的气体远离可燃可爆范围。充氮口设在氢、氧分离洗涤器连通管的一侧，氮气引入后流经:
┌─氢分离洗涤器→阻火器→排空
充氮口┤
└─氧分离洗涤器→排空
4.7.排污系统
由如下排污点组成：
4.8.1电解槽两端排污管
4.8.2碱液过滤器排污管
4.8.3原料水箱排污管
4.8.4碱箱排污管
4.8.5氢（氧）管路排污管
4.8.6氢（氧）分离器液位计排污
4.8.整流系统
根据法拉第定律，水电解制氢装置产品气的产量与小室电解电流成正比。额定电流见后附表。
4.9.控制系统
5、制氢站安装
5.1.CDEF系列制氢设备布置，符合GB50177-93《氢氧站设计规范》要求一般可分为四室布置:
5.1.1制氢间:放置电解槽及框架（含纯化框架）。
5.1.2控制间:放置控制柜、整流柜。
5.1.3辅助间:放置补水泵、碱液箱、原料水箱、无油空压机、原料水
制备装置等。）
5.1.4、变压器间：放置变压器。
5.2.制氢间与辅助间的地板应耐碱，并设有排污下水道。
5.3.制氢机与各辅助设备的液体管路以及电解槽与框架间的液体管路宜在
地沟敷设，电解槽与框架间的气体管路可在空间或地沟内架设。
5.4.整流柜与电解槽连接的电缆地沟最好与排污地沟分别设置，并设有地沟盖。
5.5.氢氧气放空出口应分别设置在制氢间两侧，并高出房顶1.5m以上，管口应作防雨
设施。
5.6仪表取样气体必须用管引至室外放空。
5.7.控制柜与框架折线距离不大于20m，框架与电解槽距离约2.5m，电解槽与墙的距
离≥1.5m。
备注：具体布置和安装根据用户实际情况并参照设计规范布置和安装。
6、操作与维护
6.1开机前检查
6.1.1.详细检查有无金属工具杂物等异物落放在电解槽上，槽体清洁干燥、无短路和绝缘不良现象。整流柜铜排清洁干净，无接触不良和绝缘不良现象，整个工艺系统整洁，
稳固，排污沟畅通，槽体上部无漏雨和其它的滴漏。
6.1.2.按流程图检查现场连管和安装是否正确，按照电气图检查接线是否正确规范。
6.1.3.检查接地、防雷装置、气源等是否符合要求，并预先联系好保证稳定供电、供气、供水。检查原料水系统为无污染、无腐蚀材料制成，并经过严格除油、除污，阀除油除锈，一般宜为不锈钢制作。冷却水系统压力，流量能满足工艺要求并确保冷却水系统无泄漏。
6.1.4.排空系统畅通，无冻结阻塞。
6.1.5.检查设备仪器仪表系统安装的正确性,检查电、气接头有无松动、脱开。
6.2气密性试验
6.2.1.关闭制氢机所有外连阀门（V101，V102，V111，V113，V130，V133，V134，V140，
V183， V184，V185 ，V187，V188，V189），打开制氢机内机内所有阀门。
6.2.2.通过阀V140向系统充入工业纯以上氮气，压力到1.0MPa时关V101，检查系
统有无泄漏，检查没泄露后升压至1.2MPa观察有无泄露，确保无泄漏后，再升压到
1.68MPa检查气密情况，检查泄漏情况并消除漏点。系统保压12小时，泄漏量不超
过每小时5‰为良好。
6.2.3.打开V102，V113，缓缓卸压（注意：先确认V103，V114已打开，Vt01，Vt02
置于放空状态）。或关V102，V113，慢慢打开V183，V184，V185利用氮气压力卸压，卸压完毕后关闭相应的阀门。
6.3.清洗制氢装置调试运行前，须用原料水清洗系统内部容器和管路:
6.3.1.补水泵的起动转换开关为手动停止档（联锁消除档）；
6.3.2.清洗水箱、碱箱，并给原料水箱充满水；
6.3.3.置所有阀门为关闭状态，然后开V143， V134，V122（V124），V123（V125），
V127，V128，V131，启动碱液泵，调节V131保持流量在正常工作时碱液的循环量上（见附表），将原料水打入制氢机（加水和加碱操作均为此,见下图），当液位到氢氧分离器中部液位时切换阀门，打开V121的同时关闭V134（切换至内循环操作）。
向系统加水（碱）
备注：通过补水泵的操作一般为制氢设备正常工作时向系统内加水（碱）。
6.2.1.4.调节V131，使流量达到流量计满量程的85%。循环清洗系统3～4小时，停
泵，打开V183，V184， V185，V188，V189将水排净(或对系统充氮将水压出，以加
快排污速度)。
6.2.1.5.重复上述上面步骤2-3次直至排出原料水洁净无污。
注意：如果是两台碱液泵可选择任一台泵并开对应的阀门进行操作，其他（如补水泵）类似。清洗合格后，如果需要做水压试验，注水到到分离器中部液位然后进行（操作参照6.1.1.3）后停泵然后进行和气密性试验相同的操作方法，在此不再做详细的叙述。
6.4电解液的准备
30℃时，15%KOH水溶液比重1.180
30℃时，30%KOH水溶液比重1.281
6.4.1置所有阀门为关闭状态。
6.4.2开V145，向碱液箱内注原料水（其加水量根据技术性能和消耗表中所列数据进行换算（体积用升表示），稀碱换算方法为：消耗稀碱量（Kg）÷15%-消耗稀碱量，浓碱把15改为30即可），注水完毕后关V145。（注意，如果碱箱体积不能一次配好，可以采用一次把所用的碱加完打进设备然后加水进行稀释，也可以分几次完成，建议采用后者）
6.4.3打开V136，V134，V130，V122（V124），V123（V125），V133，V135启动循环泵，调V133，至碱液流量最大，进行配碱循环（操作见下图）。
配碱操作（外循环）
6.4.4缓慢加入KOH，待完全溶解后加入0.2%的V
2O
5
。电解液配好后，停泵，关闭V133。
6.4.5待配好的电解液温度降到常温后，启动循环泵（先确认V121关闭），调节V131，
将配好的电解液（<50℃）打入制氢机，至氢氧分离器液位中下部。停泵，关V134，V136。
6.4.6开V121，启动循环泵，使碱液在制氢机内循环，缓慢调节V131使流量指示在
规定的范围内，内循环进行半小时后缓缓打开V130，小心取碱样(用量筒)，稍静置，检测碱液比重（30℃时检测最佳）。比重小可将碱液退回碱箱加KOH后（退回碱箱操作步骤：关闭V131打开V132，V134，V136）再注入系统至比重合格。比重过大可向系统通过补水泵注原料水至比重合格或退回碱箱加水。
6.5.稀碱试运行
6.5.1开机前检查
6.5.1.1.详细检查无金属工具杂物等导体落放在电解槽上，槽体清洁干燥，无短路和
绝缘不良现象。整流柜铜排清洁干净，无接触不良和绝缘不良现象，整个工艺系统整洁，稳固，排污沟畅通，槽体上部无漏雨和其它的滴漏。
6.5.1.2.按流程图和电气图检查现场连管、接线和安装是否正确。
6.5.1.3.检查，接地，防雷装置，气源等符合说明书要求，并预先联系好保证稳定供电、供气。检查原料水系统为无污染、无腐蚀材料制成，并经过严格除油、除污，阀除油除锈，一般宜为不锈钢制作。冷却水系统压力，流量能满足工艺要求并确保冷却水系统无泄漏。
6.5.1.4.排空系统畅通，无冻结阻塞。
6.5.2接通控制柜、整流柜总电源及盘上各仪表电源。接通控制柜及框架上气源。
6.5.3将控制系统置为准备状态，将工作压力给定设在0.6MPa，补水泵启动开关在手
动停止档，检查原料水、冷却水（包括制氢框架、整流柜）、仪表气压力以及各电气柜、变压器供电情况。
6.5.3按整流系统说明书使整流装置为备用状态。
6.5.4检查各报警联锁点的设置是否正确，主要有氢氧液位（上下限报警联锁）、系统压力（上限联锁）、气源压力（下限联锁，电接点压力表）、氢氧槽温（上限报警，氧侧联锁）、碱液温度（上限报警联锁）、碱液流量（下限报警联锁）。
6.5.4置所有阀门与气密性试验相同状态后，把Vt01，Vt02置于放空状态，关闭V132，打开V140，向系统充氮至0.3MPa，关V140，缓开V114，V103放空，放空过程中需保证氢氧分离器液位相平。等压力降为接近零后关V114，V103，再通过V140向系统充氮至0.3MPa，关V140。
6.5.5检查确保其他阀门为关闭。其余框架的外出口阀门均为关闭。启动碱液泵进行内循环，调节V131，流量调节到正常工作值（见附表）。
6.5.6整流柜设在稳压档，启动整流柜，使直流总电压额定电压值，并注意控制系统是否控制良好并及时调整控制系统参数，系统正常后置补水泵于自动运行档运行。在总电压不超过额定电压情况下随槽温上升电流会达到到最大电流值（注意：一般来说由于碱液浓度不高，很难达到额定电流值）
6.5.7槽温上升到60℃时，Vt01，Vt02置于进气状态，待槽温升80℃后，观察槽温的变化趋势，重新整定循环碱温的给定值，使氧槽温稳定在80-85℃的范围内。
6.5.8工作温度在65℃以上运行1～2小时后，可逐步增大工作压力给定值到1.6MPa。稀碱试运行在24小时以上，循环流量自行下降时要考虑清洗过滤器，然后再继续运行（需要说明：稀碱运行主要考虑调试时进行参数的进一步调整，此运行时间可以灵活掌握）。
6.5.9稀碱运行后停机(与正常停机步骤同，见后面正常停机一节)。停机后，将碱液从V183，V184，V185排出。制氢机注入原料水，循环清洗2～3遍，然后排掉。
6.5.10清洗碱液过滤器，打开V183排污。
（操作技巧：正常开机操作遵循先升温度后升压力的原则，停车遵循先降压后降温的原则。）
6.6.配浓碱，额定状态下运行。
操作步骤同上，需要注意的是在整流柜稳压档工作一段时间，当槽温达到85℃左右时电流会达到额定电流，当达到额定电流值时将整流柜切换到稳流档。
6.7正常停机
6.7.1.补水泵启动开关置于停止档。
6.7.2.切断分析仪电源，分析气样流量调到0。二位三通处于放空状态
6.7.3.将整流柜总电流给定缓缓调到0。
6.7.4.分步逐渐调低系统压力设定值，并注意观察氢氧侧液位，必要时借助V103，V114手动调节液位。
6.7.5.设定碱液温度值为0，使碱液循环量最大，以冷却碱液。
6.7.6.碱液泵继续运行1～2小时后停泵。
6.7.7.切断电源、气源，冷却水之后，可关各阀，装置停车完毕。
6.8紧急停机
6.8.1在紧急停电但无其它故障情况下，应快速关闭氢氧两侧保压阀V102，V113，关闭氢氧两侧分析仪取样阀。如果短时间供电正常，可打开V102，V113，通过自控系统按正常开机步骤开机，如果长时间停机待电，需手动开启V114，V103，在维持两侧液位基本平衡情况下卸压，其它操作同上。
6.8.2设备故障紧急停车时，立即停止整流柜，迅速关闭氢氧两侧保压阀V102，V113，快速用切换补水泵至停止档，密切注意使液位均衡，严防氢氧混合，紧急停机后要作好停机记录供事后分析和处理。属设备故障，则须对故障进行认真分析和排除，正常后方可投入运行。
6.9.制氢装置维护
6.9.1电解槽小室隔膜为隔膜石棉布，在运行过程中少量纤维和杂质将脱落下来，阻在过滤器滤芯上，发现碱液循环量下降时，要清洗过滤器滤芯，清洗时最好使产品气为排空状态。其步骤如下:
6.9.1.1.开V129，关V127，V128，缓慢小心开V130，使过滤器内压力为0，关V130。
6.9.1.2.拆开过滤器顶盖，取出滤芯，解开滤网，用尼龙刷和清水刷洗滤网，干净后装在滤管上用原料水冲洗。
6.9.1.3.排掉污液，再用原料水清洗1～2次，排污。
6.9.1.4装好滤芯，装好顶盖，开V128，V127关V129，并使碱液循环量在正常状态。
6.9.1.5观察碱液液位，如果偏低可以通过补水泵从碱箱适当补充。
6.9.2长期连续运行过程中冷却水系统可能会结垢、沉淀、阻塞。发现装置的冷却器换热效果不好，要对冷却水系统除垢和疏通。
6.9.3制氢设备运行过程要密切注意温度、压力以及露点等有关参数以及自动阀门的工作运行状态。
6.9.4整流系统、自动控制系统、各种仪器仪表以及碱液泵、补水泵的使用维护见相应的说明书和资料。
6.10.制氢装置大修
制氢装置大修要求有较高的专业技术和经验，用户在安排大修计划后，宜与本生产厂家联系，以便作必要的指导和协助。
7、故障判断与排除
8、安全注意事项
8.1.制氢装置长时间停置(超过二个月)将电解液退出，并在系统液相充以原料水，气
相空间充以氮气。
8.2.电解槽前，整流柜、控制柜以及微机工作台前地面上应铺设绝缘橡胶板。
8.3.严格遵守操作规程，工作人员应经过考核，持证上岗，上班做好工作记录，对装
置报警能正确熟练的判断和处理。
8.4.经常保持制氢间通风良好，熟练使用测报仪，经常保持氢气测报准确
8.5.制氢站内的管道、照明、建筑及工作人员的防护均须按国家有关消防规定执行，
工作人员应穿防静电工作服，并严格遵守防火防爆安全规程。
8.6.经常检查和保持制氢现场消防设备、设施、接地和避雷设施良好。
8.7.配制电解液要佩戴好防酸碱手套，防护面罩和眼镜，并备好2 %的硼酸溶液以备不
测。
8.8.当需要产品气排空时，在允许情况下，尽可能利用控制系统，从调节阀控制排放。
必须手动打开V114,V103卸压时，要注意不可开度太大，注意保持氢氧两侧液位基本平衡，排出气体要通过阻火器排空，干燥再生冷却器放水在现场进行，排水完毕立即关闭阀门。
8.9.操作，维护设备时，要注意保持整洁干净，手、衣物和设备表面不沾油脂，电解
槽上无金属物落放并干燥清洁。
8.10.保持气源无油、无尘、干燥，维护的仪器仪表接触介质部位无油、无污。
8.11.制氢站应放专用电话和惊鸣装置，出现运行故障时在按规程进行紧急停机的同
时，用电话和惊鸣通知有关部门和人员，组织好消防、隔离和防范，避免事故外延扩大。
8.12.无关人员和车辆不宜进入制氢现场，严禁易燃易爆物品放入或接近制氢站。
电解水制氢到底有啥优势
电解水制氢到底有啥优势 尊敬的各位领导，各位专家，各位朋友，大家上午好。非常荣幸能够被邀请来参加2019年氢能发展与技术大会。我下面给大家粗略的介绍一下关于氢能发展，把主要的方面放在电解水方面，氢能可能是我们人类终极的能源，这个观点也被普遍的认可。我今天的报告是“氢能发展及电解水制氢”，主要是集中在目前的现状，我们的挑战以及前景。 第一部分氢能发展的必要性 我们首先讲氢能的发展的必要性。我们知道尤其我们现在的运输、汽车、船舶，我们烧的就是汽油和柴油，烧汽油和柴油，那就排放出了二氧化碳、一氧化碳、氧化氮、氧化硫等等污染物到我们的大气中，造成了污染，对我们人类的可持续发展造成了威胁。我们看看针对这种情况，目前世界各个国家都在发展新能源，我们知道人类未来的能源就是太阳能、风能、水电能、生物能、地热能等等。刚才任秘书长说，我们目前的石油，就是我们说的化石能源，我专门有一个报告关于化石能源的现状，就是说这个化石能源按照目前的燃烧速度的话，包括天然气、石油、碳以及核电，最多能够烧200-300年。所以发展新能源，利用太阳能、风能、电解能、生物能等等产生电能，将是我们未来的终极能源，以氢气或者是液态的氢气、气态的氢气为主要能源的载体是氢能经济的可持续发展的必然。 我们知道这个里边氢气作为一个载体，就要牵扯到电化学能源的存储和储存的技术，它在氢能利用中发挥中心的作用，核心的作用。从太阳能、风能以及水电能，发电以后产生的电能，通过电化学的方法制氢，产生氢气把它储存起来，因为太阳能、风能，这些能都是我们的气候影响的。比如说太阳能，今天没有太阳，产生的电能就少，它这个能源是一种随着气候的波动而变化的能源，所以说这种能源在以前就把它叫做垃圾能源，但是现在由于我们有储能技术，随着技术的发展要充分的利用起来。最重要的一个方法就是把它储起来，储起来我们可以通过电化学的方法，把它产生的电能变成氢气，然后用氢气通过燃料电池产生电，再驱动我们的汽车运输，这种电我们叫是一种可携带的电，而不是可携带的电。比如墙上插头用的电，这叫做有有线电，我们用的叫做没有线的电能，这是非常重要的。 当然我们也可以通过电池和超级电容器把它储存起来，转变成我们的家用。比如说我们手机里边的锂电池等等这些，也可以。但是作为一个能源的最大的未来的储存，还是要制氢。我们看看为什么氢能利用是未来发展的必然趋势？ 首先目前世界各个国家都在力图发展氢能来解决能源的安全问题，掌握国际能源领域的制高点，我们可以看到，目前世界各个发达国家，包括发展中国家都在做这个事情。国际能
制氢技术比较及分析报告
制氢技术综述&制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。 （4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电 解、生物光解、热化学水解。 （5）生物质制氢。 （6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。 （2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。 （3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比： （A）天然气制氢 （B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3. 天然气制氢
（1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。 （2）天然气自热重整制氢由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低的特点。 （3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。 （4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要
用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。 （5）天然气水蒸汽重整制氢，该工艺连续运行, 设备紧凑, 单系列能力较大, 原料费用较低。 因此选用天然气水蒸汽重整制氢进行方案对比。 4.甲醇制氢 （1）甲醇分解制氢，该反应是合成气制甲醇的逆反应，在低温时会产生少量的二甲醚。 （2）甲醇水蒸汽重整制氢，是甲醇制氢法中氢含量最高的反应。这种装置已经广泛使用于航空航天、精细化工、制药、小型石化、特种玻璃、特种钢铁等
水电解制氢的最新进展与应用
水电解制氢的最新进展与应用 一、绿色能源氢能及其电解水制氢技术进展 摘要：随着环境污染日益严重，越来越多的研究关注于绿色无污染能源，其中氢能清洁无污染、高效、可再生，是未来最有潜力的能源载体。利用电解水技术制氢是目前最有潜力的技术，也是一种经济有效的技术。绍了氢能的研究现状和水电制氢技术，着重介绍了碱性电解槽、子交换膜电解技术以及固体氧化物水电解技术，对现有技术进行了总结。 1.氢能的研究现状 美国： 1990年，美国能源部（DOE）启动了一系列氢能研究项目。 2001年以来，美国政府制订了《自有车协作计划》、《美国氢能路线图》。 2004年2月，美国能源部出台的“氢态势计划”，并提出2040年美国将实现向氢经济的过渡。 美国能源部、国防部、交通部、国家科学基金、美国宇航局和商务部以及8个国家实验室、2所大学和19 个公司签署了研发合同。 欧盟： 2001 年11 月启动的“清洁能源伙伴计划”，欧盟拨款1850万欧元支持汉堡、伦敦等10个城市的燃料汽车示范项目。 2008年11 月初欧盟、欧洲工业委员会和欧洲研究社团联合制订了2020年氢能与燃料电池发展计划。 日本： 1993年就制订了“新阳光计划”，预计到2020年投资30亿美元用于氢能关键技术的研发。并计划在2020年实现燃料电池汽车500 万辆，建成燃料电池发电系统10000MW。 我国： 2003年11月我国加入了“氢能经济国际合作伙伴（IPHE）”，成为IPH首批成员国之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国家“十一五”科学技术发展规划》中都列入了发展氢能和燃料电池的相关内容。 相对而言，我国在氢能和燃料电池汽车领域的技术研发工作开始得较晚，这方面的标准体系尚未形成，然而通过国内研究单位的协作努力，在材料、基础设施、燃料电池堆、整车集成等方面都已取得阶段性进展，目前已有多家企业与联合国发展计划署和全球环境基金合作，开展燃料电池客车的公交线路试运行。 2 水电解氢能的制备技术进展 发展到现在，已有三种不同种类的电解槽，分别为碱性电解槽#聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。 ①碱性电解槽 碱性电解槽是发展时间最长、技术最为成熟的电解槽，具有操作简单、#成本低的优点，其缺点是效率最低，槽体示意图如图1 所示。国外知名的碱性电解水制 氢公司有挪威留坎公司、格洛菲奥德公司和冰岛雷克雅维克公司等。电解槽一般采 用压滤式复极结构或箱式单极结构，每对电解槽压在1.8~2.0V，循环方式一般采用 混合碱液循环方式。
电解水制氢的原理
电解水制氢的原理
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电解水制氢的原理 字体大小：大- 中- 小SBEPL发表于09-06-03 06:37 阅读(1274) 评论(0) 日志 复制网址隐藏签名档大字体 第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：
水电解制氢设备系列说明书
水电解制氢设备 操 作 使 用 手 册 \ 苏州竞立制氢设备有限公司
1、简述 1.1、氢气的性质和用途： 氢是自然界分布最广的元素之一，它在地球上主要以化合状态存在于化合物中。在大气层中的含量却很低，仅有约1ppm（体积比）。氢是最轻的气体,它的粘度最小，导热系数很高，化学活性、渗透性和扩散性强（扩散系数为0.63cm2/s，约为甲烷的三倍），它是一种强的还原剂，可同许多物质进行不同程度的化学反应，生成各种类型的氢化物。 氢的着火、燃烧、爆炸性能是它的特性。氢含量范围在4-75%（空气环境）、4.65-93.9%（氧气环境）时形成可爆燃气体，遇到明火或温度在585℃以上时可引起燃爆。 压力水电解制出的氢气具有压力高（1.6或3.2MPa）便于输送，纯度高（99.8%以上）可直接用于一般场合，还可以通过纯化（纯度提高到99.999%）和干燥（露点提高到-40～-90℃）的后续加工，可以作为燃料、载气、还原或保护气、冷却介质，广泛应用于国民经济的各行各业。 1.2、水电解制氢原理： 利用电能使某电解质溶液分解为其他物质的单元装置称为电解池。 任何物质在电解过程中，在数量上的变化服从法拉第定律。法拉第定律指出：电解时，在电极上析出物质的数量，与通过溶液的电流强度和通电时间成正比；用相同的电量通过不同的电解质溶液时，各种溶液在两极上析出物质量与它的电化当量成正比，而析出1克当量的任何物质都需要1法拉第单位96500库仑（26.8安培小时）的电量。水电解制氢符合法拉第电解定律，即在标准状态下，阴极析出1克分子的氢气，所需电量为53.6A/h。经过换算，生产1m3氢气（副产品0.5m3氧气）所需电量约2393Ah，原料水消耗0.9kg。 将水电解为氢气和氧气的过程，其电极反应为: 阴极: 2H 2O + 2e →H 2 ↑+ 2OH- 阳极: 2OH-- 2e →H 2O + 1/2O 2 ↑ 总反应: 2H 2O →2H 2 ↑+ O 2 ↑ 由浸没在电解液中的一对电极，中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成水电解池，通以一定电压（达到水的分解电压1.23V和热平衡电压1.47V以上）的直流电，水就发生电解。根据用户产量需求，使用多组水电解池组合，减小体积和增加产量，就形成水电解槽的压滤型组合结构。 本公司生产的压力型水电解槽采用左右槽并联型结构，中间极板接直流电源正极，两端极板接直流电源负极，并采用双极性极板和隔膜垫片组成多个电解池，并在槽内下部形成共用的进液口和排污口，上部形成各自的氢碱和氧碱的气液体通道。由电解槽纵向看，A、B系列的氧气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氧铜侧），C、D、E、F系列的氢气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氢铜侧）。 我公司生产的压力型水电解槽，目前标准产品操作压力为1.6MPa和3.2MPa两种。具有结构紧凑，运行安全，使用寿命长的特点，电解液采用强制循环，电解消耗的原料水由柱塞泵自动补充，相关参数实现自动监测和控制。。正常生产时采用30％KOH水溶液作为电解液，槽温控制在85-90℃左右，兼顾隔膜垫片的使用寿命和降低能耗的要求。 水电解制氢的电解需要低电压、大电流的可调直流电源。工业上采用带平衡电抗器的
电解水制氢
水电解制氢 水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电, 水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。 中文名水电解制氢 运用试剂碱性电解液或纯水 法拉第定律 其化学反应式如下： ①、碱性条件： 阴极：4H2O+4e-=2H2f +40H 阳极：4OH--4e =2H2O+O 2f 总反应式：2H 2O=2H 2? + O t ②、酸性条件： 阳极：2H2O-4e-=O2t +4h t 阴极：4H++4e-=2H2t 反应遵循法拉第定律，气体产量与电流和通电时间成正比。 固体聚合物电解质，SPE电解水，最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧，或在实验室作 为氢气发生器（可用于气体色谱）。核电大规模发展以后，人们利用SPE技术在用电低谷电 解水产生氢，在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向外供电，使之成为能量贮存转换装置通过直接电解纯水产生高纯氢气（不加碱），电解池只电解纯水即可产氢。通电后， 电解池阴极产氢气，阳极产氧气，氢气进入氢/水分离器。氧气排入大气。氢/水分离器将氢 气和水分离。氢气进入干燥器除湿后，经稳压阀、调节阀调整到额定压力（0.02?0.45Mpa 可调）由出口输出。电解池的产氢压力由传感器控制在0.45Mpa左右，当压力达到设定值 时，电解池电源供应切断；压力下降，低于设定值时电源恢复供电。 3 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或 纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产 电解水 水（H2O）被直流电电解生成氢气和氧气的过程被称为电解水。电流通过水（H2O）时，在 阴极通过还原水形成氢气（H2）,在阳极则通过氧化水形成氧气（O2）。氢气生成量大约是氧气的两倍。电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备氢燃料方法。 中文名
电解水制氢的原理
第二节电解水制氢得原理一、氢气得工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气:一就是将水蒸气通过灼热得焦炭（称为碳还原法)，得到纯度为75％左右得氢气；二就是将水蒸气通过灼热得铁，得到纯度在9７％以下得氢气；三就是由水煤气中提取氢气,得到得氢气纯度也较低;第四种方法就就是电解水法，制得得氢气纯度可高达99%以上,这就是工业上制备氢气得一种重要方法。在电解氢氧化钠(钾）溶液时,阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。?对用于冷却发电机得氢气得纯度要求较高,因此，都就是采用电解 水得方法制得。?二、电解水制氢原理 所谓电解就就是借助直流电得作用，将溶解在水中得电解质分解成新物质得过程。?1、电解水原理?在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出得物质与原来得电解质完全没有关系，被分解得就是作为溶剂得水，原来得电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。?在电解水时，由于纯水得电离度很小，导电能力低，属于典型得弱电解质，所以需要加入前述电解质,以增加溶液得导电能力， 使水能够顺利地电解成为氢气与氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾就是强电解质,溶于水后即发生如下电离过程：? 于就是，水溶液中就产生了大量得K+与OH—。?(２)金属离子在水溶液中得活泼性不同，可按活泼性大小 顺序排列如下: K〉Na〉Mg＞Ａｌ＞Mｎ＞Zn＞Fｅ＞Ni〉Ｓn>Pb〉H〉Cu〉Hg＞Ag＞Au?在上面得排列中,前面得金属
比后面得活泼。 （3）在金属活泼性顺序中,越活泼得金属越容易失去电子,否则反之。从电化学理论上瞧,容易得到电子得金属离子得电极电位高，而排在活泼性大小顺序前得金属离子,由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+得电极电位＝—1、71V,而K+得电极电位=—2、６６V,所以，在水溶液中同时存在H+与K+时,H＋将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K＋则仍将留在溶液中。?（4）水就是一种弱电解质,难以电离.而当水中溶有KOH时，在电离得K+周围则围绕着极性得水分子而成为水合钾离子,而且因K＋得作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，Ｋ+带着有极性方向得水分子一同迁向阴极,这时Ｈ+就会首先得到电子而成 为氢气。?2、水得电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极与阳极上分别发生下列放电反应,见图8—3. ?图８—3 碱性水溶液得电解（１)阴极反应。电解液中得H+(水电离后产生得)受阴极得吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气,其放电 反应为: ?(２）阳极反应。电解液中得OH-受阳极得吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水与氧气， 其放电反应为: ?阴阳极合起来得总反应式为：?电解? 所以，在以ＫＯH为电解质得电解过程中，实际上就是水被电解，产生氢气与氧气，而KＯH只起运载电荷得作用。?三、电解电压?在电解水时,加在电解池上得直流电压必须大于水得理论分解电压,以便能克服电解池中得各种电阻电压降与电极极化电动势.电极极化电动势就是阴极氢析出时得超电位与阳极氧极出时
电解水制氢的原理
日志 复制网址隐藏签名档大字体 第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：
于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其 放电反应为：
水电解制氢工序操作规程
水电解制氢工序操作规程 编制： 审核： 批准： 生效日期：2013年10 月
目录 第一节生产的目的及工作原理 一、生产的目的 二、工作原理 （一）电解工作原理.......................................... （二）纯化工作原理.......................................... 第二节质量标准及技术参数 一、原料质量标准 （一）脱盐水质要求：........................................ （二）氢氧化钾.............................................. （三）冷却水................................................ （四）电源.................................................. （五）氮气.................................................. （六）仪表气源.............................................. 二、工艺及设备技术参数 （一）电解槽工艺技术参数.................................... （二）纯化装置工艺技术参数.................................. 三、产品质量标准错误！未定义书签。 第三节工艺流程简介 一、制氢装置工艺流程简介 （一）碱液循环系统.......................................... （二）氢气系统.............................................. （三）氧气系统.............................................. （四）原料水补充系统........................................ （五）冷却水系统............................................ （六）充氮和氮气吹扫系统.................................... （七）排污系统 （八）整流系统 （九）控制系统 二、纯化系统工艺流程简介 （一）工艺流程简图.......................................... （二）工艺流程解释.......................................... 第四节电解液配置岗位操作法 一、制氢系统的操作 （一）开车前的准备 （二）、电解液的配制 （三）稀碱运行（1#电解槽为例，其它电解槽运行同1#电解槽） （四）浓碱运行（以1#电解槽为例，其他电解槽运行同1#） （五）自控部分的调试 （六）装置正常运行工作 （七）停车操作 （八）应急停车操作
电解水制氢的原理
电解水制氢的原理 一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前
电解制氢工序操作规程2
四川瑞能硅材料有限公司 CDI车间 电解制氢工序操作规程 编制：宋涛 审核： 批准：
生效日期：2010年10 月
目录 第一节生产的目的及工作原理 一、生产的目的 二、工作原理 （一）电解工作原理.......................................... （二）纯化工作原理.......................................... 第二节质量标准及技术参数 一、原料质量标准 （一）脱盐水质要求：........................................ （二）氢氧化钾.............................................. （三）冷却水................................................ （四）电源.................................................. （五）氮气.................................................. （六）仪表气源.............................................. 二、工艺及设备技术参数 （一）电解槽工艺技术参数.................................... （二）纯化装置工艺技术参数.................................. 三、产品质量标准错误!未定义书签。 第三节工艺流程简介 一、制氢装置工艺流程简介 （一）碱液循环系统.......................................... （二）氢气系统.............................................. （三）氧气系统.............................................. （四）原料水补充系统........................................ （五）冷却水系统............................................
水电解制氢设备术语和定义
一般概念 水电解制氢设备(hydrogen production plant by water electrolysis)指采用水电解的方法制取氢气（同时制取氧气）的设备。 常压水电解制氢设备(normal pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力小于0.1Mpa的水电解制氢设备。 低压水电解制氢设备(low pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力大于或等于0.1Mpa到小于1.6Mpa的水电解制氢设备。 中压水电解制氢设备(medium pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力大于或等于1.6Mpa到小于10Mpa的水电解制氢设备。 氢气系统(hydrogen processing system)指发生、处理氢气的设备及管路系统。 氧气系统(oxygen processing system)指发生、处理氧气的设备及管路系统。 电解用水(feed water required by electrolysis)指纯度指标符合电解制氢用水要求的原料水。 电解用水系统(feed water supplying system)指制备、储存、输送电解用水的设备及管路系统。 碱液系统[lye(alkline solution) circulation system]指配制、储存、输送碱液的设备及管路系统。 冷却水系统(cooling water system)指储存、输送、处理冷却用水的设备及管理系统。 小室电压(cell voltage)水电解时，水电解小室阴、阳两极间的直流电压。 槽电压(operating voltage)指水电解时，在水电解槽阴、阳两端子间测得的直流电压。 单位制氢直流电耗(direct current power consumption per cubic meter hydrogen)指在标准状态下每产生一立方米氢气，水电解槽所消耗的电能。 标准状态(normal condition)气体在温度为0℃，压力为101.3Kpa条件下的气体状态。 爆炸下限(lower explosive limit)易燃易爆气体、蒸汽或薄雾在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最低浓度。 爆炸上限(upper explosive limit)易燃易爆气体、蒸汽或薄雾在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最高浓度。
电解水制氢的原理
第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=，而K+的电极电位=，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先 得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其 放电反应为： （2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为： 阴阳极合起来的总反应式为： 电解 所以，在以KOH为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而KOH只起运载电荷的 作用。
电解水制氢实用工艺描述
电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气是一个比较成熟的工艺。其主要组成部分有：电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等，电气、仪表及配套的设备元器件主要有：直流电解电源（简称电解电源）、电源冷却循环泵（简称电源冷却泵或电源泵）、电解液循环泵（简称循环泵）、电解系统冷却循环泵（简称电解冷却泵或冷却泵）、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。 电解水制氢工艺流程示意图见图1。 图1 电解水制氢工艺流程示意图
压力的单位为Mpa，小数点后面保留3位。差压的单位为kPa，小数点后面保留2位,流量单位为m3/h，小数点后面保留2位。温度的单位为°C，小数点后面保留1位,累计流量的单位为m3，小数点后面保留1位，累计工作时间的单位为h，小数点后面保留1位。 所有的电磁阀均为电开阀，通电开启，断电关闭。 一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB及冷却泵LQB控制 表1 电解系统与冷却系统对应输入输出关系表 1、氢气压力P H 由压力变送器PT101变送为4~20mA直流信号，根据氢气压力P H 控制电 解电源DDY（电解电源DDY由一个开关量信号控制运行与停止）、电源冷却泵DLB和循环泵 XHB（电源冷却泵DLB和循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力P H 控制）的通断，氢气压力可以在触摸屏上设置： ○1氢气压力上限设定值（简称压力设定上限）P HH 的设置范围0~3.00Mpa（参考值0.40Mpa）； ○2氢气压力下限设定值（简称压力设定下限）P HL 的设置范围0~3.00MPa（参考值0.35Mpa）。 参考值就是第一次开机设置时（或者长时间断电数据丢失时）推荐使用的数值。 ○3当氢气压力P H 高于压力设定上限P HH ，P H ＞P HH ，DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵 DLB和循环泵XHB停止运行； ○4氢气压力P H 低于压力设定下限P HL ，P H ＜P HL ， DO1输出为ON,电解电源DDY、电源泵DLB 和循环泵XHB通电运行。 2、当电解系统温度（实际为电解系统电解液的温度，简称电解温度）T E 由温度变送器TT101 变送为4~20mA直流信号，根据电解温度T E 控制电解电源DDY的通断，电解温控温度可在触摸屏上设置： ○1电解系统温度上限设定值（简称电解温控上限）T EH 设置范围55~95°C（参考值90°C）； ○2电解系统温度下限设定值（简称电解温控下限）T EL 设置范围50~90°C（参考值85°C）。 ○3当电解系统温度T E 超过电解温控上限T EH ，T E ＞T EH ，发出报警信号，DO9输出为ON，同 时DO1输出为OFF，电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行，但这时其他系统继续正常工作。
电解水制氢的原理
-SBEP发表 09-06-03 06:37 阅(1274) 评(0字体大小 - 日 复制网址隐藏签名档大字 第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 。OH-和K+于是，水溶液中就产生了大量的． （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=，而K+的电极电位=，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：（2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为： 阴阳极合起来的总反应式为： 电解
水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程
水电解制氢装置 工作原理结构及工艺流程 1．水电解制氢装置工作原理 水电解制氢的原理是由浸没在电解液中的一对电极中 间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池 ,当通以一定 的直流电时,水就发生分解,在阴极析出氢气 ,阳极析出氧气。 其反应式如下: 阴 极： 2H 2O ＋2e →H 2↑＋2OH - 阳 极: 2OH - －2e →H 2O ＋1/2O 2↑ 直流额定电压（V ） 28 56 总反应: 2H 2O →2H 2↑＋O 2↑ 产生的氢气进入干燥部分，由干燥剂吸附氢气携带的水 分，达到用户对氢气湿度的要求。 本装置干燥部分采用原料氢气再生，在一干燥塔再生的 同时，另一干燥塔继续进行工作。 2．水电解制氢装置的用途与技术参数
纯水耗量（kg/h） 5 10 主电源动力电源容量40 75 （KVA） 原料水水质要电导率≤5μs/cm 氯离子含量<2mg/l 悬浮求物<1mg/l 3 冷却水用量（m/h） 3 整流柜冷却水出口背压<0.1Mpa 电解槽直流电耗≤4.8KWh/m3H2 碱液浓度26～30%KOH 自控气源压力0.5～0.7Mpa 气源耗量 3.5m3/h 主电源动力电电压N380V50HzC相～220V50Hz 整流柜电源0.5KV380 三相四线50Hz 控制柜电源AC220V50Hz 冷却水温度≤32℃ 冷却水压力0.4～0.6MPa
冷却水水质≤6德国度 氢气出口温度≤40℃ 干燥温控温度250℃～350℃ 干燥加热终止温度180℃ 干燥器再生周期24h 环境温度0～45℃ 表1 制氢装置主要技术参数表 2.1设备的用途 CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团 公司第七一八研究所新研制 成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备,其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平,适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门,是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。 2.2主要技术参数 CNDQ5～10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数 如表1
水电解制氢作业指导书
水电解制氢作业指导书ZDQ-120/1.5 编制：生产技术部 审批： 编号：DMZG/JL-52 河北东明中硅科技有限公司 2011年2月30日
第一章概述 1 设备的用途 ZQD系列水电解制氢装置是中国船舶重工集团公司第七一八研究所研制成功的自动化操作的制氢设备，其主要技术指标达到或超过世界先进水平，适用于化工、冶金、电子、航天等各种用氢量大、对氢气质量要求高的部门。 2 工作原理 水电解制氢的工作原理是由浸没在电解液中的一对电极，中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的电解池，当通以一定的直流电时，水发生分解，在阴极折出氢气，阳极析出氧气。其反应式如下： 阴极：2H2O+2e→H2↑+2OHˉ 阳极：2OHˉ-2e→H2O+1/2O2↑ 总体反应：2H2O→2H2↑+O2↑ 3 装置构成 水电解制氢装置由电解槽（1001）、气液处理器（1000）、水碱箱系统（1300）、整流系统、控制系统及其它辅助系统等组成。 注：供货范围根据用户具体的合同要求而定。 3.1电解槽（1001） 电解槽为压滤式双极性结构，是制氢装置中的主体设备。电解槽由若干个电解小室组成，每个电解小室由阴极、阳极、隔膜、绝缘垫片及电解液构成。端极板上部设有氢、氧气液出口管，用于导出氢、氧气体，下部设有碱液进口，用于补充电解液；中间正极框为正极，两端极板为负极。整流系统向电解槽提供直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。KOH（或NaOH）在水中的作用在于增加水的电导，本身不参加反应，理论上是不消耗的。 3.2气液处理器（1000） 气液处理器由氢气分离器1002、氧气分离器1003、氢气洗涤器1001、氧气洗涤器1005、氢侧换热器1006、氧侧换热器1007、碱液过滤器1009、碱液循环泵1M11及各类阀门、一次仪表、管路等组成，主要用来分离来自电解槽的氢气与碱液的混合物及氧气与碱液的混合物，经过冷却、分离、洗涤、除雾获取纯净的氢气和氧气。装置除在控制室设有集中显示的仪表外，还装有压力、液位、温度等现场仪表，用来显示设备运行的各主要参数，保证设备安全运行。 3.3水碱箱系统（1300） 水碱箱系统由水箱1301、碱箱1311、加水泵1M21及阀门等组成。水箱用来存储原料水，碱箱用来配制储存碱液。装置运行中，通过加水泵向系统中注入原料水，有时也通过加水泵向系统中适当补充碱液。 3.4 整流系统 整流系统由整流变压器1024和整流柜1022组成。整流变压器用来将高压电转变为适合于可控硅工作的电压，初级绕组接高压电、次级绕组接整流柜。整流柜用来将交流电转变为直流电，通过铜排为电解槽提供直流电。 3.5 控制系统 控制系统包括控制柜1020和上位机。 控制柜由PLC、二次仪表、安全栅、声光报警器及操作按钮、开关等构成。可实现对装置各种参数的自动检测、调节、故障报警与联锁、自动开机与停机等功能。
电解水制氢
电解水制氢 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 一、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化
学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位 =-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性 方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就 会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图1。 图1 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为： （2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为： 阴阳极合起来的总反应式为： 电解