Produksi hidrogen dengan elektrolisis air — teknologi dan peralatan
Elektrolisis air adalah proses fisika-kimia di mana air terurai menjadi oksigen dan hidrogen di bawah pengaruh arus listrik langsung. Tegangan DC untuk sel diperoleh, sebagai aturan, dengan memperbaiki arus bolak-balik tiga fase. Dalam sel elektrolitik, air suling mengalami elektrolisis, sedangkan reaksi kimia berlangsung sesuai dengan skema terkenal berikut: 2H2O + energi -> 2H2 + O2.
Sebagai hasil dari pembagian molekul air menjadi beberapa bagian, hidrogen diperoleh dengan volume dua kali lebih banyak dari oksigen. Gas-gas di pabrik didehidrasi dan didinginkan sebelum digunakan. Pipa outlet perangkat selalu dilindungi dengan katup satu arah untuk mencegah kebakaran.
Strukturnya sendiri terbuat dari pipa baja dan lembaran baja tebal, yang memberikan kekakuan tinggi dan kekuatan mekanis pada seluruh struktur. Tangki bensin harus diuji tekanannya.
Unit elektronik perangkat mengontrol semua tahapan proses produksi dan memungkinkan operator memantau parameter panel dan pengukur tekanan, yang menjamin keamanan. Efisiensi elektrolisis sedemikian rupa sehingga sekitar 500 meter kubik kedua gas diperoleh dari 500 ml air dengan biaya energi listrik sekitar 4 kW / jam.
Dibandingkan dengan metode produksi hidrogen lainnya, elektrolisis air memiliki sejumlah keunggulan. Pertama, bahan baku yang tersedia digunakan — air demineralisasi dan listrik. Kedua, tidak ada emisi polusi selama produksi. Ketiga, prosesnya sepenuhnya otomatis. Akhirnya, hasilnya adalah produk yang cukup murni (99,99%).
Oleh karena itu, pabrik elektrolisis dan hidrogen yang dihasilkan darinya digunakan saat ini di banyak industri: dalam sintesis kimia, dalam perlakuan panas logam, dalam produksi minyak nabati, dalam industri kaca, dalam elektronik, dalam sistem pendingin dalam listrik, dll.
Pabrik elektrolisis diatur sebagai berikut. Di luar adalah panel kontrol generator hidrogen. Selain itu, penyearah, transformator, sistem distribusi, sistem air demineralisasi, dan blok untuk pengisiannya telah dipasang.
Dalam sel elektrolisis, hidrogen diproduksi di sisi pelat katoda dan oksigen diproduksi di sisi anoda. Di sinilah gas meninggalkan sel. Mereka dipisahkan dan diumpankan ke separator, kemudian didinginkan dengan air demineralisasi, kemudian dipisahkan oleh gravitasi dari fase cair. Hidrogen dikirim ke scrubber dimana tetesan cairan dikeluarkan dari gas dan didinginkan dalam sebuah koil.
Akhirnya, hidrogen disaring (filter di bagian atas pemisah), di mana tetesan air benar-benar dihilangkan, dan masuk ke ruang pengering. Oksigen biasanya diarahkan ke atmosfer. Air demineralisasi dipompa ke dalam mesin cuci.
Di sini, alkali digunakan untuk meningkatkan konduktivitas listrik air. Jika pengelektrolisis berlanjut seperti biasa, maka cairan diisi ulang setahun sekali dalam jumlah kecil. Kalium hidroksida padat ditempatkan dalam tangki cair dua pertiga penuh air demineralisasi, kemudian dipompa ke dalam larutan.
Sistem pendingin air dari pengelektrolisis melayani dua tujuan: mendinginkan cairan hingga 80-90 °C dan mendinginkan gas yang dihasilkan hingga 40 °C.
Sistem analisis gas mengambil sampel hidrogen. Tetesan alkali dalam pemisah dipisahkan, gas diumpankan ke penganalisa, tekanan diturunkan, dan kandungan oksigen hidrogen diperiksa. Sebelum hidrogen diarahkan ke tangki, titik embun diukur di hygrometer. Sebuah sinyal akan dikirimkan ke operator atau ke komputer untuk memutuskan apakah hidrogen yang dihasilkan cocok untuk dikirim ke tangki penyimpanan, apakah gas tersebut memenuhi kondisi yang dapat diterima.
Tekanan kerja unit diatur oleh sistem kontrol otomatis. Sensor menerima informasi tentang tekanan di elektroliser, setelah itu data dikirim ke komputer, untuk dibandingkan dengan parameter yang ditetapkan. Hasilnya kemudian diubah menjadi sinyal pada urutan 10 mA dan tekanan operasi dipertahankan pada tingkat yang telah ditentukan.
Suhu pengoperasian unit diatur oleh katup diafragma pneumatik.Komputer juga akan membandingkan suhu dengan setpoint dan selisihnya akan diubah menjadi sinyal yang sesuai untuk PLC.
Keamanan elektroliser dipastikan dengan sistem pemblokiran dan alarm. Jika terjadi kebocoran hidrogen, deteksi dilakukan secara otomatis oleh detektor. Dalam hal ini, program segera mematikan pembangkit dan menyalakan kipas untuk ventilasi ruangan. Operator harus menyimpan detektor kebocoran portabel. Semua tindakan ini memungkinkan untuk mencapai tingkat keamanan yang tinggi dalam pengoperasian elektroliser.