第十一章--电解制氢及高纯氢气制备

第十一章电解制氢及高纯氢气制备..............................................................................................2第一节、水电解制氢工作原理..................................................................................................2第二节、氢气纯化工作原理......................................................................................................2第三节、电解制氢及高纯氢气制备工艺及设备......................................................................2一、电解制氢及高纯氢气制备工艺流程图.......................................................................21.电解制氢工艺流程简述....................................................................................................2二、电解制氢工艺主体设备...............................................................................................5三、高纯氢气制备工艺主体设备.......................................................................................5第四节、电解制氢及高纯氢气制备工艺的操作......................................................................5一、开车前准备（氮气置换）...........................................................................................51.清洗容器及电解槽............................................................................................................52．气密试验.........................................................................................................................53．配制电解液.....................................................................................................................54．充灌电解液.....................................................................................................................65．氮气吹扫.........................................................................................................................66．检查各阀门的状态.........................................................................................................67．整流装置的检查与调试见《可控硅整流装置使用说明书》。...................................68．自控系统的检查与调试.................................................................................................6二、开车及正常运行控制...................................................................................................61.开机...................................................................................................................................62.气体纯度分析....................................................................................................................73.充罐...................................................................................................................................7三、停车操作.......................................................................................................................71.正常情况下停机................................................................................................................72.非正常情况下停机............................................................................................................7第五节、电解制氢及高纯氢气制备工艺控制要点...................................................................8一、高纯卫生意识...............................................................................................................8二、高纯氢气含水量与含氧量的控制...............................................................................8三、信息的及时反馈...........................................................................................................8第六节、安全规程......................................................................................................................8第七节、设备维护......................................................................................................................9第八节、故障分析与排除........................................................................................................10第十一章电解制氢及高纯氢气制备第一节、水电解制氢工作原理由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池，当通以一定的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气，阳极析出氧气。其反应式如下：阴极：2H++2e→H2↑阳极：2OH--2e→H2O+1/2O2↑总反应：2H2O→2H++O2↑本系统主要由电解槽、气液处理器、加水泵、水碱箱、制氢控制柜、整流柜、整流变压器等组成。第二节、氢气纯化工作原理该装置采用催化脱氧、吸附干燥的方法提纯氢气,采用产品氢气对吸附饱和的干燥器进行再生。第三节、电解制氢及高纯氢气制备工艺及设备一、电解制氢及高纯氢气制备工艺流程图1.电解制氢工艺流程简述去离子水从水箱通过加水泵注入气液处理器与电解液混合;气液处理器与电解槽相连接;电解液在电解槽内直流电的作用下分解,在电极表面析出氢气与氧气,经各自通道分别进入气液处理器，再经气液处理器冷却、分离、除湿净化后进入各自贮罐;电解液过滤器滤去机械杂质后，由循环泵打回电解槽。2、氢气纯化工艺流程简述原料氢气经气水分离器A滤除游离水后进入脱氧器，游离水经排水阀排出系统；脱氧器装有常温即可催化反应进行的高效催化剂，氧和氢经催化剂作用生成水，氧气被去除，生成的水被氢气带出脱氧器，进入冷却器A，经冷却器冷凝后随氢气进入气水分离器B，游离水在气水分离器内被滤除并经排水阀排出系统，含有饱和水蒸气的氢气经过冷却器则进入干燥器A或干燥器C，水蒸气在干燥器被分子筛吸附，高纯度的氢气流出干燥器，再经过滤器滤尘后流出纯化装置。图10-1电解制氢工艺流程简图图10-2氢气纯化工艺流程简图二、电解制氢工艺主体设备电解槽电解槽为压滤式双极性并联结构，是制氢系统的核心，水在此被电解成氢气和氧气。两端极框下部有进液管，上部有氢、氧气液出口管；电解液在电解槽内直流电的作用下分解，在电极表面析出氢气与氧气,经各自通道分别进入气液系统。电解槽温度由氢和氧两侧分别监控。三、高纯氢气制备工艺主体设备1、脱氧器2、干燥器3、汽水分离器第四节、电解制氢及高纯氢气制备工艺的操作一、开车前准备（氮气置换）本装置首次开机或闲置很久后重新使用时应做如下准备。先检查电源、气源、冷却水源是否正常;水箱清洗干净并注入去离子水。1.清洗容器及电解槽将装置上所有阀门置于关闭状态。打开相应的阀及原料水箱出水阀,启动循环泵(按循环泵使用说明书操作),将去离子水注入装置,液位到达氢、氧分离液位计的1/2处时,停止循环泵,并排净过滤器中的气体。启动循环泵,清洗电解槽1～2小时,然后关闭泵,将污水排出。必要时还可以充入氮气加快污水的排出。2．气密试验全套装置安装完毕后需进行2.1MPa气密性试验。各容器、管道、阀门的连接处无泄漏方为合格。试验方法参照《GB150-98钢制压力容器》及《压力容器安全技术监察规程》、《氢氧站设计安装规范》中有关规定执行。试验完毕后,1.6MPa保压30分钟,压力降应不超过0.01MPa。3．配制电解液碱液箱中加入去离子水,启动循环泵,使碱液箱中的去离子水在循环泵的作用下循环翻滚,然后将固体氢氧化钾或氢氧化钠(分析纯或优级纯)逐渐加入碱液箱,(若加入氢氧化钠,速度必须缓慢,以避免结晶,必要时可用不锈钢棒搅拌),待其全部溶解后,用量筒取样,比重计测比重,温度计测温度,然后依据换