利用電解槽生產(chǎn)工業(yè)氫氣

工業(yè)用氫的主要來源是什么？

工業(yè)生產(chǎn)的大部分氫（H2）來自化石燃料。蒸汽重整是一種熱化學(xué)過程，用水加熱化石燃料以產(chǎn)生氫氣和二氧化碳。“藍色"氫來自天然氣重整，“棕色"氫來自氣化煤。?

這兩種方法都會產(chǎn)生二氧化碳（CO2）作為副產(chǎn)品，釋放到大氣中或收集起來用于其他過程（如食品和飲料加工）。

現(xiàn)在有一個明顯的趨勢，即從通過天然氣還原生產(chǎn)氫（H2）轉(zhuǎn)向電解水。在許多國家，用于操作電解槽的電力來自太陽能、風(fēng)能和水力，以及以生物甲烷為燃料的發(fā)電。

使用可再生能源生產(chǎn)的氫被稱為“綠色"。雖然電解需要大量能源，但風(fēng)能和太陽能等可再生能源不像藍色和灰色的氫氣那樣排放二氧化碳。

氫氣也可以通過生物質(zhì)氣化產(chǎn)生。這涉及高溫（700°C），但不會燃燒。控制過程中的氧和蒸汽量以產(chǎn)生CO和H2。然后，合成氣通過燃燒為渦輪機提供動力。?

雖然不斷增長的生物質(zhì)可以去除大氣中的二氧化碳，但這一過程需要與碳捕集相結(jié)合，以保持較低的凈排放量。

電解所需的電力可能高達氫氣生產(chǎn)成本的75%，因此有向可再生能源發(fā)展的趨勢。

氣化-維基百科

電解槽的發(fā)展如何推動綠色氫氣的生產(chǎn)？

電解槽技術(shù)正在迅速發(fā)展，取代了使用化石燃料生產(chǎn)氫氣，從而減少了副產(chǎn)品二氧化碳的產(chǎn)生量。該行業(yè)的增長是由各國政府的要求推動的，即減少發(fā)電和運輸使用化石燃料，用燃料電池技術(shù)取代化石燃料。燃料電池將氫和氧轉(zhuǎn)化為電和副產(chǎn)品水。在這個過程中也會產(chǎn)生熱量。大型設(shè)施中的熱量可用于驅(qū)動蒸汽渦輪機發(fā)電，即所謂的“熱電聯(lián)產(chǎn)"。

簡而言之，電解是直流電流通過電解液，在陽極和陰極產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。在陽極通過氧化產(chǎn)生氧，在陰極還原產(chǎn)生氫。

自1800年以來，電解一直伴隨著我們，當(dāng)時亞歷山德羅·沃爾塔（Alessandro Volta）開發(fā)了早期的電堆，使用酸作為介質(zhì)，人們注意到，當(dāng)電流流動時，氧和氫出現(xiàn)在電堆的兩極。進一步的研究是由漢弗萊·戴維爵士（戴維安全燈聞名）和他當(dāng)時的助手邁克爾·法拉第 （他制定了兩條電解定律）進行的。

堿性電解槽 (AEL)

人們發(fā)現(xiàn)，純水并不總是一種良好的電解介質(zhì)。因此，現(xiàn)代電解槽將使用氫氧化鉀和氫氧化鈉，它們提供更好的反應(yīng)。見 水電解-維基百科。

氫氧化物離子通過電解液從陰極移動到陽極。氫在陰極上生成，氧在陽極上生成。這種生產(chǎn)方法稱為“堿性電解"，工作溫度范圍為70至90°C，壓力約為30 bar。

PEM 電解槽

另一種類型是聚合物電解質(zhì)膜（PEM）電解槽，它使用水在陽極反應(yīng)形成氧和帶正電的氫離子，氫離子穿過離子導(dǎo)電膜移動到陰極。膜是一種特殊的固體聚合物材料。

然后，這些離子與流經(jīng)電路的外部電子重新結(jié)合，產(chǎn)生氫氣。因此，陽極產(chǎn)生O2，陰極產(chǎn)生H2。這項技術(shù)生產(chǎn)非常純凈的氫。

其他制氫方法的開發(fā)?

光電化學(xué) (PEC) 和光生物： 這些過程利用光能將水分解為H2和O2，目前處于實驗階段。???

PEC利用類似于浸入電解液中的光伏電池的電池板，太陽提供能量使水-電解液發(fā)生分解。

對于光生物發(fā)電，綠色微藻或藍藻利用陽光將水分解為氫和氧離子。

PST產(chǎn)品應(yīng)用于制氫制氧過程

我們提供一系列產(chǎn)品，以確保氫和氧在各個過程階段的品質(zhì)。?

在電解槽出口處：?
用于測量氧中的氫： Michell XTC601 它能夠在濕法工藝的生產(chǎn)水平上操作。?

用于測量氫中的氧：Michell XTP601 XTP & XTC均是SIL2等級。

在氫氣的生產(chǎn)后期：
如果氣體已經(jīng)干燥，操作員希望看到低ppm O2和干露點；<10 ppmV和-50℃及以下是通常要求。

我們推薦：?

密析爾 Easidew PRO XP 防爆露點變送器，測量范圍為-110至+20℃露點。?

密析爾XTP601 氧分析儀提供一系列量程選擇，從 0…0.5 % O2 直至 90…100 % O2。

對于高純度氫氣，生產(chǎn)商通常想了解氣體的干燥程度以及氧氣含量是否低于某一ppm限值。為此，我們可以提供 密析爾 Easidew Pro I.S. 和 恩特龍 Minox-i ppm 傳感器。

對于監(jiān)測氫氣中的微量氣體， LDetek HyDetek 是一個很好的選擇。該儀器能夠測量氫中的微量雜質(zhì)，低至ppt級，以滿足ISO 14687第2部分關(guān)于燃料電池用氫的要求。它還可以測量氫氣中的氮氣以進行泄漏檢查，并確保管道吹掃期間沒有殘留的氮氣。