Производња водоника електролизом воде — технологија и опрема

Електролиза воде је физичко-хемијски процес у коме се вода под дејством једносмерне електричне струје разлаже на кисеоник и водоник. Једносмерни напон за ћелију се добија, по правилу, исправљањем трофазне наизменичне струје. У електролитичкој ћелији дестилована вода се подвргава електролизи, док се хемијска реакција одвија према следећој добро познатој шеми: 2Х2О + енергија -> 2Х2 + О2.

Као резултат поделе молекула воде на делове, водоник се добија по запремини двоструко већи од кисеоника. Гасови у постројењу се дехидрирају и хладе пре употребе. Излазне цеви уређаја су увек заштићене неповратним вентилима ради спречавања пожара.

Сама конструкција је направљена од челичних цеви и дебелих челичних лимова, што целој конструкцији даје високу крутост и механичку чврстоћу. Резервоари за гас морају бити испитани под притиском.

Електронска јединица уређаја контролише све фазе производног процеса и омогућава оператеру да прати параметре панела и манометара, што гарантује сигурност. Ефикасност електролизе је таква да се из 500 мл воде добије око 500 кубних метара оба гаса по цени од око 4 кВ/х електричне енергије.

У поређењу са другим методама производње водоника, електролиза воде има низ предности. Прво се користе расположиве сировине — деминерализована вода и струја. Друго, нема загађујућих емисија током производње. Треће, процес је потпуно аутоматизован. Коначно, излаз је прилично чист (99,99%) производ.

Због тога се постројења за електролизу и водоник произведен из њих данас користе у многим индустријама: у хемијској синтези, у топлотној обради метала, у производњи биљних уља, у стакларској индустрији, у електроници, у расхладним системима у електроенергетици итд.

Постројење за електролизу је уређено на следећи начин. Напољу је контролна табла генератора водоника. Поред тога, уграђени су исправљач, трансформатор, дистрибутивни систем, систем деминерализоване воде и блок за његову допуну.

У електролитичкој ћелији, водоник се производи на страни катодне плоче, а кисеоник на страни аноде. Овде гасови напуштају ћелију. Они се одвајају и доводе у сепаратор, затим се хладе деминерализованом водом, а затим се гравитацијом одвајају од течне фазе. Водоник се шаље у чистач где се капљице течности уклањају из гаса и хладе у калему.

На крају, водоник се филтрира (филтер на врху сепаратора), где се капљице воде потпуно елиминишу, и улази у комору за сушење. Кисеоник се обично усмерава у атмосферу. Деминерализована вода се пумпа у машину за прање.

Овде се луг користи за повећање електричне проводљивости воде. Ако се рад електролизера настави као и обично, онда се течност долива једном годишње у малој количини. Чврсти калијум хидроксид се ставља у резервоар за течност две трећине пун деминерализоване воде, а затим се пумпа у раствор.

Систем воденог хлађења електролизера има две сврхе: хлади течност на 80-90 °Ц и хлади настале гасове на 40 °Ц.

Систем за анализу гаса узима узорке водоника. Капи лужине у сепаратору се одвајају, гас се доводи у анализатор, притисак се смањује и проверава се садржај кисеоника у водонику. Пре него што се водоник усмери у резервоар, у хигрометру се мери тачка росе. Сигнал ће бити послат оператеру или компјутеру да одлучи да ли је произведени водоник погодан за испоруку у резервоар, да ли гас испуњава услове прихвата.

Радни притисак јединице се регулише аутоматским системом управљања. Сензор прима информације о притиску у електролизеру, након чега се подаци шаљу на рачунар, где се упоређују са постављеним параметрима. Резултат се затим претвара у сигнал реда величине 10 мА и радни притисак се одржава на унапред одређеном нивоу.

Радна температура јединице се регулише помоћу пнеуматског мембранског вентила.Рачунар ће на сличан начин упоредити температуру са задатом тачком и разлика ће бити конвертована у одговарајући сигнал за ПЛЦ.

Сигурност електролизера је обезбеђена системом за блокирање и аларм. У случају цурења водоника, детекција се врши аутоматски помоћу детектора. У овом случају, програм одмах искључује генерацију и покреће вентилатор да проветри просторију. Оператер треба да има преносиви детектор цурења. Све ове мере омогућавају постизање високог степена сигурности у раду електролизера.