一、氫氣發(fā)生器的工作原理
1.純水電解制氫
把滿足要求的電解水(電阻率大于1MΩ/cm,電子或分析行業(yè)用的去離子水或二次蒸餾水皆可)送入電解槽陽極室,通電后水便立刻在陽極分解:2H2O=4H++2O2-,分解成的負氧離子(O2-),隨即在陽極放出電子,形成氧氣(O2),從陽極室排出,攜帶部份水進入水槽,水可循環(huán)使用,氧氣從水槽上蓋小孔放入大氣。氫質(zhì)子以水合離子(H+?XH2O)的形式,在電場力的作用下,通過SPE離子膜,到達陰極吸收電子形成氫氣,從陰極室排出后,進入氣水分離器,在此除去從電解槽攜帶出的大部分水份,含微量水份的氫氣再經(jīng)干燥器吸濕后,純度便達到99.999%以上。
2.堿液電解制氫
工作原理是傳統(tǒng)隔膜堿液電解法。電解槽內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)為氫氧化鉀水溶液,兩極室的分隔物為航天電解設(shè)備用優(yōu)質(zhì)隔膜,與端板合為一體的耐蝕、傳質(zhì)良好的格柵電極等組成電解槽。向兩極施加直流電后,水分子在電解槽的兩極立刻發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),在陽極產(chǎn)生氧氣,在陰極產(chǎn)生氫氣。反應(yīng)式如下:陽極:2OH--2e→H2O+1/2O2↑陰極:2H2O+2e→2OH-+H2↑總反應(yīng)式:2H2O→2H2↑+O2↑本儀器對壓控、過壓保護、流量顯示、流量追蹤等均實行自動控制;使輸出氫氣能在恒壓下,根據(jù)氣相色譜儀用氫氣量,實現(xiàn)全自動調(diào)節(jié)(在產(chǎn)氣量范圍內(nèi))。
二、氫氣發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點
1、零極距,高活性SPE催化電極;
2、傳質(zhì)、傳熱化學(xué)工藝性能優(yōu)秀的復(fù)極多元電解槽結(jié)構(gòu);
3、電化學(xué)性、抗蝕性、耐鈍化性等*的復(fù)極多元電解槽選材;
4、齊全、完善、可靠的電氣自動控制系統(tǒng)。
三、氫氣發(fā)生器的工藝流程
1、水槽蓋
2、水槽
3、供水管
4、電解電源
5、氣水分離器
6、壓力表
7、六通
8、壓力保護器
9、干燥器
10、放氣閥
11、控制器
12、冷凝回水管
13、氫、水出口管
14、氧、水出口管
15、電解槽
四、氫氣發(fā)生器的使用方法
開機時,先用原料氫置換系統(tǒng),從閥3放空,待系統(tǒng)內(nèi)的高純氮置換干凈后,根據(jù)用戶的原料氫內(nèi)的含氫量和所需高純氫量,參照表一數(shù)據(jù),來選定操作溫度、操作壓力和馳放氣量,然后再通電加熱鈀管,從閥2流出高純氫。
調(diào)溫方法,可根據(jù)隨機所帶的說明書進行溫度設(shè)定。從鈀擴散制得的高純氫到實際獲得的高純氫,尚需要置換閥2前管線的一段時間,通常約需2~3小時。由于本裝置在出廠前,都要經(jīng)過產(chǎn)品質(zhì)量檢驗,因此閥1和閥3管線內(nèi),充有高純氮,閥2到管線前那段管線充有高純氮。當設(shè)備停止使用時,應(yīng)先停電,待裝置冷卻后各閥門都關(guān)閉再停氣,以便在下次使用時減少置換系統(tǒng)的時間。
一般認為在鈀管厚度一定的情況下,進出口壓力差越大,溫度越高,則氫的滲透量越大,但平均壓力以8~3公斤/平方厘米,操作溫度為300~400℃為宜。電壓是否在2.3V左右。
五、安裝和使用
(一)啟動前的準備
1、將儀器從包裝箱內(nèi)取出,檢查有無因運輸不當而損壞,核對儀器備件,
合格證及保修卡是否齊全。并準備以下物品:300mgKOH和硅膠干燥粒若干公斤,玻璃攪拌棒1個,500mL玻璃容器1個。
2、加電解液:
?、?、取出備件中氫氧化鉀全部倒入一容器內(nèi),然后加入二次蒸餾水或去離子水500mL作為母液,充分攪拌等電解液*冷卻后待用。
?、凇⒋蜷_儲液桶外蓋,取出內(nèi)蓋。(內(nèi)蓋是為運輸時防止漏液,使用時不得帶內(nèi)蓋運行)將內(nèi)蓋保存好,以便再次運輸時使用。
?、?、將冷卻后的電解液(母液)倒入儲液桶內(nèi),然后再加入二次蒸餾水或去離子水,不要超過上限水位線,也不要低于下限水位線。擰上外蓋,10分鐘后即可使用。
(二)儀器自檢
1、接通電源。
2、打開電源開關(guān),此時儀器壓力表開始上升,檢查儀器面板上電解指示(綠燈)發(fā)亮,流量指示(指針表)應(yīng)指示在1000左右,在5分鐘內(nèi)壓力指示(壓力表)應(yīng)達到0.4MPa,指針指示降至“0”,說明儀器系統(tǒng)工作正常,自檢合格。
3、如在5分鐘后,流量指示還在“1000”,壓力指示在“0”,說明開關(guān)沒有旋緊有漏氣現(xiàn)象,請繼續(xù)旋緊開關(guān),使儀器的壓力、流量達到合格標準。
4、儀器使用時應(yīng)注意流量指示是否與色譜儀用氣量一致,如流量指示超出色譜儀實際用量較大時,應(yīng)停機檢漏,其方法參照儀器的故障原因與排除方法進行調(diào)整,再用自檢方法檢查合格后方可使用。
5、定期檢查過濾器中的硅膠是否變色,如變色請馬上更換或再生。其方法為,擰下過濾器,再擰開過濾器上蓋,更換硅膠后擰緊過濾器上蓋,將過濾器裝到底座上擰緊。并檢查是否漏氣。
6、儀器使用一段時間后,電解液會逐漸減少,當電解液位接近下應(yīng)及時補水,此時只需加入二次蒸餾水即可,加液或加水時液位不要超過上限,也不能低于下限。
7、當儀器使用半年后,請更換電解液。(氫氣發(fā)生器使用氫氧化鉀溶液的濃度為10%左右。)
8、儀器切勿在壓力為“0”時空載運行。空載運行時會將電解池和開關(guān)電源部件燒壞。造成整個儀器損壞。