Vesiniku generaator

Vesinikugeneraatorid kasutavad vee elektrolüütilist dissotsiatsiooni, et tekitada kõrge puhtusastmega vesiniku pidevat tarnimist. Vee puhtus on nende optimaalseks toimimiseks oluline.

Vältida tuleks järgmisi saasteaineid:
Ioonid
Vees olevad ioonid võivad häirida elektrolüüsi protsessi ja kahjustada elektrokeemilisi rakke. Neid tuleks vältida. Ioonivahetusvaigud ja/või pöördosmoosi tehnoloogiad võivad eemaldada enamiku kraanivees olevatest ioonidest, muutes vee selle rakenduse jaoks sobivaks.

Osakesed
Osakesed võivad ladestuda joontele ja membraanidele, kahjustada elektrokeemilisi elemente ja häirida instrumendi tööd.

Orgaanika
Orgaaniliste ainete suur koormus võib tekitada elektroodide pinnale sadestusi või moodustada membraanidele katte ja seega mõjutada kohalikku voolu. Lisaks võivad bakterid kasutada orgaanilisi ühendeid toitainetena ja seetõttu tuleks neid minimaalselt kasutada.

Bakterid
Bakterite tase peaks olema minimaalne, et vältida biokile teket instrumendi sees. bakterite taset saab minimeerida, kontrollides vees leiduvate orgaaniliste ainete sisaldust. Võib kasutada ka filtreerimist.

Vesinikugeneraatorite kasutajad peaksid järgima tootja soovitusi oma seadmete jaoks nõutava veekvaliteedi kohta. Vee kvaliteet on oluline vesinikugeneraatorite optimaalseks tööks ning mõnel seadmel on sisseehitatud takistus- või juhtivusmõõturid, mis aitavad vältida seadme kahjustamist ebaõigest veekvaliteedist. Tavaliselt on soovitatav kasutada värskelt puhastatud vett, mille eritakistus on 1 MΩ.cm või üle selle.

Vesiniku tootmine vesinikugeneraatorite kaudu on kujunemas üheks peamiseks võimaluseks veest ja fossiilkütustest energia salvestamisel. Vesinikgaasi kasutatakse praegu vähestes sõidukites saastevaba kütusena, gaas tekib veest ja selle põlemise kõrvalsaaduseks on vesi. Seega on vesiniku tootmisel tõenäoliselt oluline roll kriitiliste energiaprobleemide lahendamisel.
Nüüd kasutatakse seda tehnoloogiat ka erinevates rakendustes, nagu kütuseelemendid, keemiline töötlemine, rafineerimine, nafta taaskasutamine ja nii edasi.

Pidev teadus- ja arendustegevus on võimaldanud vesinikugeneraatorite innovatsiooni, mis on ohutumad, keskkonnasõbralikumad, tõhusamad ja kulutõhusamad vahendid nõudmisel vesinikgaasi tootmiseks kui lõppkasutuseks mõeldud kõrgsurveballoonid.

Vesinikugeneraatori põhikomponent on selle elektrolüüsielement, mis sisaldab kahte elektroodi, st anood ja katood. Mõlemad elektroodid on eraldatud ioonivahetusmembraaniga. Elektrolüüsiprotsessi läbiviimiseks kasutatakse elektroodidel plaatinakatalüsaatorit. Vedel ammoniaak on vesinikugeneraatoris kasutatav tooraine. Pärast aurustamist paigaldatakse lagunemiskatlasse aktiveeritud nikkelkatalüsaator. Kui soojusvahetus on tehtud, lagunenud gaas jahtub, gaas ammoniaak saab soojusest tagasi ja siseneb lagunemiskatlasse. Tekib segagaas, mis tavaliselt siseneb gaasipuhastussüsteemi, et vabaneda niiskusest ja muudest lisanditest. Sel viisil tekib vesinik.

Kuigi vesiniku energia salvestamine on oma suurema tiheduse tõttu kallim kui fossiilkütused, suurendab inimeste teadlikkuse kasv keskkonnasõbralikest ja saastevabadest sõidukitest kogu maailmas nõudlust vesiniku järele. Aasia ja Vaikse ookeani piirkond omab praegu suurimat turuosa, mis on tingitud paljudest teguritest, nagu nõudluse kasv kütuseelementide järele autotööstuses, nõudluse kasv erinevate ammoniaakväetiste järele ja palju muud.

Samuti pidurdas vesinikugeneraatorite turu kasvu teatud määral tootmishoonete ajutine sulgemine. Teisest küljest on nõudlus pideva energia järele haiglates, eriti pandeemia algperioodil, suurendanud nõudlust vesinikkütuseelementide järele, mõjutades seega positiivselt vesinikugeneraatorite turgu.

Lisaks pakuvad mitmete tööstusharude nõuded paljude keemiliste toorainete järele tulusaid võimalusi vesinikugeneraatorite tööstuse kasvuks. Kiire tehnoloogia areng ja vesinikugeneraatorite elektriline efektiivsus toovad lähitulevikus turule tohutuid väljavaateid ja eksponentsiaalset kasvu

Vesinikgeneraator on seade, mida kasutatakse vesinikgaasi (H2) genereerimiseks ja selle tööpõhimõte põhineb elektrolüütilise vee reaktsioonil. Vesinikugeneraatori tööpõhimõte ja funktsioon on järgmine:

Tööpõhimõte
Vesinikgeneraatori tööpõhimõte hõlmab peamiselt vee elektrolüüsi reaktsiooni. Tavaliselt koosneb vesi (H2O) vesinikust (H2) ja hapnikust (O2), samal ajal kui vee elektrolüüsiprotsess lagundab selle vesinikuks ja hapnikuks. Spetsiifilise reaktsiooni võrrand on järgmine:

2H2O (liquid) ->2H2 (gaas) + O2 (gaas)
Vesinikugeneraatoris kasutatakse üldiselt elektrolüütilist elementi, mis sisaldab kahte elektroodi: anood ja katood. Need kaks elektroodi on sukeldatud elektrolüüdi lahusesse, mis on tavaliselt leeliseline (nagu naatriumhüdroksiid) või happeline (näiteks väävelhape) lahus.
Kui elektrolüütilise elemendi elektroodidega on ühendatud väline toiteallikas (tavaliselt alalisvooluallikas), toimub kaks järgmist reaktsiooni:

Katoodil saavad veemolekulid (H2O) elektronid ja redutseeritakse gaasiliseks vesinikuks (H2)
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (gaas)+2 hüdroksiidioonid (2OH -)
Anoodil kaotavad veemolekulid elektrone ja vabaneb hapnik (O2):
2H2O (liquid) ->O2 (gaas)+4 vesinikuioonid (4H+)+4 elektronid
Need reaktsioonid lagundavad vee vesinikuks ja hapnikuks, mis väljuvad elektrolüüsielemendi gaasi väljalaskeavast, samal ajal kui hapnik väljub elektrolüüsielemendi gaasi väljalaskeavast.

Funktsioon
Vesinikgeneraatori põhiülesanne on kõrge puhtusastmega vesinikgaasi genereerimine. Sellel on lai valik rakendusi erinevates laborites ja tööstuslikes rakendustes, sealhulgas, kuid mitte ainult:
Laboratoorsed rakendused: kasutatakse keemilisteks katseteks laboris, proovide ettevalmistamiseks ja redutseerijana reaktsioonikambris.

Tööstuslikud rakendused: kasutatakse tööstuslikes protsessides, nagu metallide keevitamine, pooljuhtide tootmine, keemiatootmine jne. Vesinikku kasutatakse ka kütuseelementide ja vesinikuga sõidukite kütusena.

Energia salvestamine: vesinikku peetakse üheks taastuvenergia salvestusvormiks ja vesinikugeneraatoreid kasutatakse elektrienergia muundamiseks vesinikuks, et toota vajaduse korral elektrit.

Laboratoorium ja uuringud: Laboris ja uurimisvaldkonnas saab vesinikku kasutada vesiniku keemiliste omaduste, vesinikuenergia tehnoloogia ja sellega seotud uurimisvaldkondade uurimiseks.

Niiskus
Vesiniku generaatorid kasutavad vesiniku tootmiseks vett ja elektrit. Vesinikugeneraator kasutab hapniku ja vesiniku eraldamiseks elektrit ning eraldab seejärel ühelt poolt hapnikku ja teiselt poolt vesinikku.
Kuna generaatoris kasutatakse vett, on generaatori sees palju niiskust, mis võib uurimis- ja arendustegevuse käigus tekitada müra, mis on üks takistusi, millest pidime üle saama.
Vesinikugeneraatoril on kaks imavast materjalist kolonni, mille eesmärk on niiskust vähendada. Niiskus on väga madal, kuid kuna meie andurid on niiskustaseme suhtes väga tundlikud, vajasime viisi, kuidas seda taset veelgi langetada.
Tõstatasime selle teema konverentsi ajal ja üks kogutud arusaamadest oli see, et neid niiskuslõkse on võimalik rohkem kasutada. Huvitav on see, et neid sambaid saab kuivatada ja uuesti kasutada, kui olete kindel, et suudate need piisavalt hästi tihendada, et lekkeid ei tekiks.

Surve
Vesinikugeneraatori käsitsemisel oli meie jaoks oluline ka teada saada, et konkreetne vesinikugeneraator, mida kasutame, talub kuni 5 baari rõhku. Üks meie vajadustest on täita väikesed silindrid H2-ga rõhul, mis on kõrgem atmosfääritasemest. Nende silindrite täitmiseks peab H2 allikas olema sihtrõhust kõrgema rõhuga.

Voolu
Saime teada, et meie kasutatava konkreetse vesinikugeneraatori mudeli puhul on selle kavandatud kasutusjuht olla osa GC-st, kus vesinikku kasutatakse gaasikandjana. Kuna GC nõuab väiksemaid voogusid, ei saanud generaator meie sisestatud voolukiirusega hakkama ja seetõttu tekitas see probleeme.
Väiksemat voolutaset on ohutum kasutada. H2-generaatoril on ka kaitseprotokollid, mis kontrollivad automaatselt vesiniku tarbimist (voolu takistuse alusel), et vesinik laboris laiali ei leviks.

Tooteid müüakse kõigis Hiina piirkondades ja eksporditakse riikidesse üle maailma. Neid on müüdud enam kui 20 riigis ja piirkonnas, sealhulgas Ameerika Ühendriikides, Saksamaal, Marokos, Keenias, Saudi Araabias, Vietnamis, Alžeerias, Indias, Tansaanias ja Taiwanis. Edukalt pakuti selliseid tuntud ettevõtteid nagu China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group ja teised tuntud ettevõtted. Seal on palju rohelisi vesiniku hüdrogeenimisjaamu, nagu Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming jne, mis pakuvad rohelisi ja vesiniku tootmise projekte.