Waterstofgenerator

Waterstofgeneratoren maken gebruik van elektrolytische dissociatie van water om een ​​continue aanvoer van zeer zuivere waterstof te genereren. Waterzuiverheid is belangrijk voor hun optimale prestaties.

De volgende verontreinigingen moeten worden vermeden:
Ionen
In het water aanwezige ionen kunnen het elektrolyseproces verstoren en de elektrochemische cellen beschadigen. Ze moeten worden vermeden. Ionenwisselaarharsen en/of omgekeerde osmose-technologieën kunnen de meeste ionen uit leidingwater verwijderen, waardoor water geschikt wordt voor deze toepassing.

Deeltjes
Deeltjes kunnen zich op leidingen en membranen afzetten, de elektrochemische cellen beschadigen en de werking van het instrument verstoren.

Organische stoffen
Hoge belastingen aan organische stoffen kunnen mogelijk afzettingen op het oppervlak van de elektroden veroorzaken of een coating op de membranen vormen, en zo de lokale stroom beïnvloeden. Bovendien kunnen organische verbindingen als voedingsstoffen door bacteriën worden gebruikt en moeten daarom tot een minimum worden beperkt.

Bacteriën
Het bacterieniveau moet tot een minimum worden beperkt om de vorming van biofilm in het instrument te voorkomen. Het bacterieniveau kan worden geminimaliseerd door de niveaus van organische stoffen in het water te beheersen. Filtratie kan ook worden gebruikt.

Gebruikers van waterstofgeneratoren moeten de aanbevelingen van de fabrikant volgen met betrekking tot de waterkwaliteit die voor hun instrumenten vereist is. De waterkwaliteit is belangrijk voor de optimale werking van waterstofgeneratoren, en sommige instrumenten hebben ingebouwde weerstands- of geleidbaarheidsmeters om schade aan het instrument als gevolg van een onjuiste waterkwaliteit te helpen voorkomen. Vers gezuiverd water, met een soortelijke weerstand van 1 MΩ.cm of meer, wordt doorgaans aanbevolen.

De productie van waterstof via waterstofgeneratoren komt naar voren als een van de belangrijkste opties voor de opslag van energie uit water en fossiele brandstoffen. Waterstofgas wordt nu in weinig voertuigen gebruikt als brandstof zonder vervuiling, waarbij het gas wordt gegenereerd uit water en het bijproduct van de verbranding water is. De waterstofproductie zal dus waarschijnlijk een belangrijke rol spelen bij het aanpakken van kritieke energie-uitdagingen.
Nu wordt deze technologie ook gebruikt in verschillende toepassingen zoals brandstofcellen, chemische verwerking, raffinage, terugwinning van aardolie, enzovoort.

Voortdurend onderzoek en ontwikkeling hebben geleid tot de innovatie van waterstofgeneratoren die veiliger, groener, efficiënter en kosteneffectiever zijn om on-demand waterstofgas te genereren dan hogedrukcilinders voor eindgebruikstoepassingen.

Het belangrijkste onderdeel van een waterstofgenerator is de elektrolysercel die twee elektroden omvat, namelijk een anode en een kathode. Beide elektroden worden gescheiden door het ionenuitwisselingsmembraan. Bij de elektroden wordt een platinakatalysator gebruikt om het elektrolyseproces uit te voeren. Vloeibare ammoniak is de grondstof die wordt gebruikt in de waterstofgenerator. Na verdamping wordt een geactiveerde nikkelkatalysator in de ontledingsketel geïnstalleerd. Zodra de warmte-uitwisseling is voltooid, koelt het ontlede gas af, het ammoniakgas wordt uit de hitte teruggewonnen en komt in de ontledingsketel terecht voor ontbinding. Er wordt een gemengd gas gegenereerd dat gewoonlijk het gaszuiveringssysteem binnengaat om vocht en andere onzuiverheden te verwijderen. Op deze manier wordt waterstof gegenereerd.

Hoewel de opslag van waterstofenergie duurder is dan fossiele brandstoffen vanwege de hogere dichtheid, stimuleert het toenemende bewustzijn onder mensen over de hele wereld met betrekking tot milieuvriendelijke en emissievrije voertuigen de vraag naar waterstof. De regio Azië-Pacific heeft momenteel het grootste marktaandeel, als gevolg van een groot aantal factoren, zoals de sterke stijging van de vraag naar brandstofcellen in de auto-industrie, de toename van de vraag naar verschillende ammoniakmeststoffen en meer.

Ook belemmerde de tijdelijke sluiting van productiefaciliteiten de groei van de markt voor waterstofgeneratoren tot op zekere hoogte. Aan de andere kant heeft de vraag naar continue energie in ziekenhuizen, vooral tijdens de beginperiode van de pandemie, de vraag naar waterstofbrandstofcellen gestimuleerd, waardoor de markt voor waterstofgeneratoren positief werd beïnvloed.

Bovendien biedt de behoefte aan talrijke chemische grondstoffen in verschillende industrieën lucratieve kansen voor de groei van de waterstofgeneratorindustrie. De snelle ontwikkeling van technologieën en de elektrische efficiëntie van waterstofgeneratoren zullen in de nabije toekomst enorme vooruitzichten en exponentiële groei op de markt opleveren

Een waterstofgenerator is een apparaat dat wordt gebruikt om waterstofgas (H2) te genereren, en het werkingsprincipe is gebaseerd op de reactie van elektrolytisch water. Het volgende is het werkingsprincipe en de functie van de waterstofgenerator:

Werkend principe
Het werkingsprincipe van een waterstofgenerator omvat hoofdzakelijk een waterelektrolysereactie. Gewoonlijk bestaat water (H2O) uit waterstof (H2) en zuurstof (O2), terwijl het proces van elektrolyse van water het ontleedt in waterstof en zuurstof. De specifieke reactievergelijking is als volgt:

2H2O (liquid) ->2H2 (gas)+O2 (gas)
In een waterstofgenerator wordt doorgaans een elektrolytische cel gebruikt, die twee elektroden omvat: een anode en een kathode. Deze twee elektroden worden ondergedompeld in een elektrolytoplossing, meestal een alkalische (zoals natriumhydroxide) of zure (zoals zwavelzuur) oplossing.
Wanneer een externe stroombron (meestal een gelijkstroombron) wordt aangesloten op de elektroden van de elektrolytische cel, treden de volgende twee reacties op:

Op de kathode ontvangen watermoleculen (H2O) elektronen en worden ze gereduceerd tot waterstofgas (H2)
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (gas)+2 hydroxide-ionen (2OH -)
Op de anode verliezen watermoleculen elektronen en komt er zuurstof (O2) vrij:
2H2O (liquid) ->O2 (gas)+4 waterstofionen (4H+)+4 elektronen
Deze reacties ontleden water in waterstof en zuurstof, die worden afgevoerd via de gasuitlaat in de elektrolysecel, terwijl zuurstof wordt afgevoerd via de gasuitlaat in de elektrolysecel.

Functie
De belangrijkste functie van een waterstofgenerator is het genereren van zeer zuiver waterstofgas. Het heeft een breed scala aan toepassingen in verschillende laboratoria en industriële toepassingen, inclusief maar niet beperkt tot:
Laboratoriumtoepassingen: Gebruikt voor chemische experimenten in het laboratorium, monstervoorbereiding en als reductiemiddel in de reactiekamer.

Industriële toepassingen: Gebruikt in industriële processen zoals metaallassen, halfgeleiderproductie, chemische productie, enz. Waterstof wordt ook gebruikt als brandstof voor brandstofcellen en waterstofvoertuigen.

Energieopslag: Waterstof wordt beschouwd als een van de opslagvormen van hernieuwbare energie en waterstofgeneratoren worden gebruikt om elektrische energie om te zetten in waterstof om indien nodig elektriciteit op te wekken.

Laboratorium en onderzoek: Op laboratorium- en onderzoeksgebied kan waterstof worden gebruikt om de chemische eigenschappen van waterstof, waterstofenergietechnologie en aanverwante onderzoeksgebieden te bestuderen.

Vochtigheid
Waterstofgeneratoren zijn afhankelijk van water en elektriciteit om waterstof te maken. De waterstofgenerator gebruikt elektriciteit om zuurstof en waterstof te scheiden en stoot vervolgens aan de ene kant zuurstof uit en aan de andere kant waterstof.
Omdat er water wordt gebruikt, is er veel vocht in de generator, wat een bron van geluid kan zijn tijdens R&D, wat een van de obstakels is die we moesten overwinnen.
De waterstofgenerator heeft twee kolommen met absorberend materiaal die tot doel hebben de luchtvochtigheid te verlagen. De luchtvochtigheid is erg laag, maar omdat onze sensoren zeer gevoelig zijn voor de luchtvochtigheid, hadden we een manier nodig om dit niveau nog verder te laten dalen.
We hebben dit onderwerp ter sprake gebracht tijdens de conferentie en een van de inzichten die we hebben verzameld was dat het mogelijk is om meer van deze vochtvallen te gebruiken. Interessant is dat deze kolommen kunnen worden gedroogd en hergebruikt, als je er zeker van bent dat je ze goed genoeg kunt afsluiten zodat er geen lekkage ontstaat.

Druk
Bij het omgaan met de waterstofgenerator was het voor ons ook belangrijk om te weten dat de specifieke waterstofgenerator die we gebruikten een druk tot 5 bar aankon. Eén van onze behoeften is het vullen van kleine cilinders met H2 bij een druk die hoger is dan het atmosferische niveau. Om deze cilinders te vullen, hebben we de H2-bron nodig om een ​​hogere druk te hebben dan de doeldruk.

Stroom
We hebben geleerd dat het beoogde gebruiksscenario voor het specifieke waterstofgeneratormodel dat we gebruiken is om deel uit te maken van GC, waarbij waterstof wordt gebruikt als gastanker. Omdat GC lagere stromen vereist, kon de generator het door ons ingevoerde debiet niet aan en daarom leverde het problemen op.
Een kleiner stroomniveau is veiliger in gebruik. De H2-generator beschikt ook over beveiligingsprotocollen die automatisch controleren of er waterstof wordt verbruikt (op basis van enige weerstand van de stroom), zodat de waterstof zich niet verspreidt in het laboratorium.

Producten worden verkocht in alle regio's van China en geëxporteerd naar landen over de hele wereld. Ze zijn verkocht in meer dan 20 landen en regio's, waaronder de Verenigde Staten, Duitsland, Marokko, Kenia, Saoedi-Arabië, Vietnam, Algerije, India, Tanzania en Taiwan. Met succes bekende ondernemingen geleverd zoals China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group en andere bekende ondernemingen. Er zijn veel groene waterstofhydrogeneringsstations zoals Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, enz. die groene en waterstofproductieprojecten bieden.