Generátor vodíku

Vodíkové generátory využívají elektrolytickou disociaci vody k vytvoření nepřetržité dodávky vysoce čistého vodíku. Pro jejich optimální výkon je důležitá čistota vody.

Je třeba se vyhnout následujícím kontaminantům:
Ionty
Ionty přítomné ve vodě mohou narušovat proces elektrolýzy a poškodit elektrochemické články. Je třeba se jim vyhnout. Iontoměničové pryskyřice a/nebo technologie reverzní osmózy mohou odstranit většinu iontů přítomných ve vodě z vodovodu, díky čemuž je voda vhodná pro tuto aplikaci.

Částice
Částice se mohou usazovat na vedení a membránách, poškodit elektrochemické články a narušit funkci přístroje.

Organické látky
Vysoké zatížení organických látek by mohlo potenciálně vytvořit usazeniny na povrchu elektrod nebo vytvořit povlak na membránách, a tak ovlivnit místní proud. Kromě toho mohou být organické sloučeniny používány jako živiny bakteriemi, a proto by měly být omezeny na minimum.

Bakterie
Hladiny bakterií by měly být udržovány na minimu, aby se zabránilo tvorbě biofilmu uvnitř přístroje. úrovně bakterií lze minimalizovat řízením úrovní organických látek přítomných ve vodě. Může být také použita filtrace.

Uživatelé vodíkových generátorů by měli dodržovat doporučení výrobce týkající se kvality vody požadované pro jejich přístroje. Kvalita vody je důležitá pro optimální provoz vodíkových generátorů a některé přístroje mají vestavěné měřiče odporu nebo vodivosti, které pomáhají předcházet poškození přístroje v důsledku nesprávné kvality vody. Obvykle se doporučuje čerstvě vyčištěná voda s měrným odporem 1 MΩ.cm nebo vyšším.

Výroba vodíku pomocí vodíkových generátorů se ukazuje jako jedna z klíčových možností skladování energie z vody a fosilních paliv. Plynný vodík se nyní používá v několika vozidlech jako palivo bez znečištění, přičemž plyn je generován z vody, přičemž vedlejším produktem jeho spalování je voda. Výroba vodíku tak pravděpodobně bude hrát důležitou roli při řešení kritických energetických problémů.
Nyní se tato technologie používá také v různých aplikacích, jako jsou palivové články, chemické zpracování, rafinace, získávání ropy a tak dále.

Neustálý výzkum a vývoj umožnily inovace vodíkových generátorů, které jsou bezpečnější, ekologičtější, účinnější a nákladově efektivnější prostředky pro výrobu vodíkového plynu na vyžádání než vysokotlaké lahve pro koncové aplikace.

Hlavní součástí generátoru vodíku je jeho elektrolyzér, který obsahuje dvě elektrody, tj. anodu a katodu. Obě elektrody jsou odděleny iontoměničovou membránou. K provádění procesu elektrolýzy je na elektrodách použit platinový katalyzátor. Kapalný amoniak je surovina používaná v generátoru vodíku. Po odpaření je do rozkladného kotle instalován aktivovaný niklový katalyzátor. Jakmile je výměna tepla hotová, rozložený plyn se ochladí, plynný čpavek se získá zpět z tepla a vstupuje do rozkladného kotle k rozkladu. Vzniká směsný plyn, který obvykle vstupuje do systému čištění plynu, aby se zbavil vlhkosti a jiných nečistot. Tímto způsobem vzniká vodík.

Přestože je skladování vodíkové energie kvůli vyšší hustotě dražší než fosilní paliva, rostoucí povědomí lidí na celém světě o ekologických vozidlech s nulovými emisemi zvyšuje poptávku po vodíku. Asijsko-pacifický region má v současnosti nejvyšší podíl na trhu, a to díky mnoha faktorům, jako je prudký nárůst poptávky po palivových článcích v automobilovém průmyslu, nárůst poptávky po různých čpavkových hnojivech a další.

Dočasné uzavření výrobních zařízení také do určité míry brzdilo růst trhu s vodíkovými generátory. Na druhou stranu poptávka po nepřetržité energii v nemocnicích, zejména během počátečního období pandemie, vyvolala poptávku po vodíkových palivových článcích, čímž pozitivně ovlivnila trh s vodíkovými generátory.

Kromě toho požadavky na četné chemické suroviny v několika průmyslových odvětvích poskytují lukrativní příležitosti pro růst odvětví výroby vodíkových generátorů. Rychlý vývoj technologií a elektrické účinnosti vodíkových generátorů přinese trhu v blízké budoucnosti obrovské vyhlídky a exponenciální růst

Generátor vodíku je zařízení používané ke generování plynného vodíku (H2) a jeho pracovní princip je založen na reakci elektrolytické vody. Princip činnosti a funkce generátoru vodíku je následující:

Princip fungování
Princip činnosti generátoru vodíku spočívá především v reakci elektrolýzy vody. Voda (H2O) se obvykle skládá z vodíku (H2) a kyslíku (O2), zatímco proces elektrolýzy vody ji rozkládá na vodík a kyslík. Specifická reakční rovnice je následující:

2H2O (liquid) ->2H2 (plyn) + O2 (plyn)
Ve vodíkovém generátoru se obecně používá elektrolytický článek, který obsahuje dvě elektrody: anodu a katodu. Tyto dvě elektrody jsou ponořeny do roztoku elektrolytu, obvykle alkalického (jako je hydroxid sodný) nebo kyselého (jako je kyselina sírová) roztoku.
Když je externí zdroj energie (obvykle stejnosměrný zdroj) připojen k elektrodám elektrolytického článku, probíhají následující dvě reakce:

Na katodě přijímají molekuly vody (H2O) elektrony a redukují se na plynný vodík (H2).
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (plyn) +2 hydroxidové ionty (2OH -)
Na anodě molekuly vody ztrácejí elektrony a uvolňuje se kyslík (O2):
2H2O (liquid) ->O2 (plyn)+4 vodíkové ionty (4H+)+4 elektrony
Tyto reakce rozkládají vodu na vodík a kyslík, které jsou odváděny z výstupu plynu v elektrolyzéru, zatímco kyslík je vypouštěn z výstupu plynu v elektrolyzéru.

Funkce
Hlavní funkcí vodíkového generátoru je generovat vysoce čistý vodíkový plyn. Má širokou škálu aplikací v různých laboratořích a průmyslových aplikacích, mimo jiné včetně:
Laboratorní aplikace: Používá se pro chemické experimenty v laboratoři, přípravu vzorků a jako redukční činidlo v reakční komoře.

Průmyslové aplikace: Používá se v průmyslových procesech, jako je svařování kovů, výroba polovodičů, chemická výroba atd. Vodík se také používá jako palivo pro palivové články a vodíková vozidla.

Skladování energie: Vodík je považován za jednu z forem skladování obnovitelné energie a vodíkové generátory se používají k přeměně elektrické energie na vodík k výrobě elektřiny v případě potřeby.

Laboratoř a výzkum: V laboratorní a výzkumné oblasti lze vodík využít ke studiu chemických vlastností vodíku, technologie vodíkové energie a souvisejících oblastí výzkumu.

Vlhkost vzduchu
Vodíkové generátory se při výrobě vodíku spoléhají na vodu a elektřinu. Generátor vodíku využívá elektřinu k oddělení kyslíku a vodíku a poté emituje kyslík na jedné straně a vodík na druhé straně.
Protože využívá vodu, je uvnitř generátoru velká vlhkost, která může být zdrojem hluku během výzkumu a vývoje, což je jedna z překážek, které jsme museli překonat.
Generátor vodíku má dva sloupce absorbujícího materiálu, které mají za cíl snížit vlhkost. Vlhkost je velmi nízká, ale protože naše senzory jsou vysoce citlivé na úrovně vlhkosti, potřebovali jsme způsob, jak tuto úroveň snížit ještě více.
Na tento problém jsme upozornili během konference a jedním z poznatků, které jsme získali, bylo, že je možné použít více těchto lapačů vlhkosti. Je zajímavé, že tyto kolony lze vysušit a znovu použít, pokud jste si jisti, že je dokážete dostatečně dobře utěsnit, aby nedošlo k úniku.

Tlak
Při manipulaci s vodíkovým generátorem pro nás bylo také důležité zjistit, že konkrétní vodíkový generátor, který jsme používali, zvládne tlak až 5 barů. Jednou z našich potřeb je plnit malé lahve H2 při tlaku, který je vyšší než atmosférická hladina. Abychom mohli naplnit tyto válce, potřebujeme, aby zdroj H2 měl vyšší tlak, než je cílový tlak.

Tok
Dozvěděli jsme se, že pro konkrétní model vodíkového generátoru, který používáme, je jeho zamýšleným případem použití součást GC, kde se vodík používá jako nosič plynu. Protože GC vyžaduje nižší průtoky, generátor nezvládl průtok, který jsme zadali, a proto to představovalo problémy.
Použití menšího průtoku je bezpečnější. Generátor H2 má také ochranné protokoly, které automaticky kontrolují, zda dochází ke spotřebě vodíku (na základě určitého odporu průtoku), aby se vodík nerozšířil v laboratoři.

Produkty se prodávají ve všech regionech Číny a vyvážejí se do zemí po celém světě. Byly prodávány ve více než 20 zemích a regionech včetně Spojených států, Německa, Maroka, Keni, Saúdské Arábie, Vietnamu, Alžírska, Indie, Tanzanie a Tchaj-wanu. Úspěšně poskytly známé podniky, jako jsou China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group a další známé podniky. Existuje mnoho stanic na hydrogenaci zeleného vodíku, jako jsou Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming atd., které poskytují zelené projekty a projekty na výrobu vodíku.