Электролиз воды получение водорода: Электролиз воды в промышленных генераторах водорода – Статьи компании «АГС»

Содержание

Вода для производства водорода | Экодар

Водород — газ, который используется в различных сферах промышленности. Одним из способов его получения является электролиз. Этот процесс подразумевает пропускание через воду электрического тока, в результате чего молекулы воды разлагаются на водород и кислород.

Для электролиза важна чистота и химический состав воды. Поэтому предприятия химической промышленности должны предварительно фильтровать воду для производства водорода и нормализовать ее химический состав в соответствии с установленными требованиями.

Особенности технологии электролиза

Получение водорода методом электролиза — наиболее экономичная и простая технология. Она требует небольших энергозатрат и позволяет получать большие объемы альтернативного газа. Водород можно добывать из любой воды, но перед этим она должна проходить очистку от посторонних примесей. Электролиз проводится в деминерализованной воде, чтобы исключить влияние растворенных и нерастворенных веществ на процесс.

При пропускании через воду электрического тока молекула воды распадается на два атома — водорода и кислорода. Причем первого получается в 2 раза больше, чем второго (из-за количества атомов). Таким образом, при обработке 0,5 литра воды можно получить около кубометра обоеих газов. Затраты электричества на разложение молекул составят 4 квт/ч.

Электролиз воды для получения водорода имеет такие преимущества:

Сырье для производства газа всегда доступно. Воду можно получать из скважин, естественных водоемов или водопровода. Но перед этим она должна пройти фильтрацию на установках обратного осмоса или другом подобном оборудовании.
При производстве водорода не образуется загрязняющих веществ. Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород. Дополнительных компонентов в жидкости нет, так как перед этим она пропускается через молекулярную мембрану.

Процесс электролиза полностью автоматизирован. Не нужно привлекать большое количество персонала для поддержания работы электрических установок.

Полученный методом электролиза воды водород можно использовать в таких сферах:

Предприятия химической промышленности для получения других соединений органического происхождения;
На фабриках по производству продуктов питания для гидрогенизации жиров;
На производстве электронных компонентов для получения кремния в восстановительных химических реакциях;
На нефтехимическом производстве для улучшения качества топлива и нефтепродуктов;
На металлургических заводах для восстановления цветных металлов и получения тугоплавких сплавов;

В качестве хладагента в охладительных установках электрогенераторов;
Для получения горючего газа при сваривании металлов;
Для изготовления ракетного топлива.

Преимущества использования обратного осмоса

Для комплексной очистки воды от различных примесей и дальнейшего ее применения можно использовать установки обратного осмоса. Эти фильтры отличаются тем, что позволяют удалить из жидкости до 99,9% загрязнений. Таким образом можно упростить, ускорить и удешевить процесс водоподготовки на производстве.

Технически установка обратного осмоса представляет собой мембрану, через которую под определенным давлением просачивается вода. Мембрана имеет сетчатую структуру. Но размер ячеек настолько мал, что через них могут просочиться только молекулы воды. Остальные компоненты остаются и сбрасываются в канализацию.

Для создания обратноосмотического давления используются специальные насосы, которые являются частью промышленной установки водоочистки.

Обратный осмос может удалить из воды такие загрязнения:

Любые микроскопические вещества, которые находятся в воде в коллоидном состоянии. Более крупные частицы обычно очищаются до подачи в обратный осмос с помощью седиментных фильтров. В противном случае ресурс мембраны быстро исчерпается.
Любые растворенные вещества. Обратный осмос может умягчить воду и удалить из нее двухвалентное железо, марганец. Таким образом никакие вещества не будут мешать протеканию электролиза и выделению водорода с кислородом из воды.

Обратный осмос может иметь высокую производительность. Специалисты компании Экодар выполняют необходимые расчеты и собирают установки водоочистки, которые позволяют получать большие объемы воды для крупных предприятий.

Установки для очистки воды от компании Экодар

Производственное предприятие Экодар предлагает установки для очистки воды различного назначения и производительности. В каталоге на сайте можно найти устройства для индивидуального применения, для использования на общественных и производственных объектах.

Компания предлагает различные виды установок обратного осмоса. Они отличаются друг от друга производительностью, наличием дополнительных аксессуаров для комфортного использования, сферой применения.

Примеры доступных для заказа устройств:

Осмос 400 – готовое к использованию решение для водоподготовки. Состоит из фильтра обратного осмоса и дополнительных модулей, обеспечивающих его работу. Оборудование имеет компактные размеры и легко интегрируются в систему водопровода. Производительность составляет до 1500 литров в сутки (400 галлонов). Подходит для производства водорода в небольших количествах.

Осмос 800S — это фильтр обратного осмоса, собранный на компактной раме. Для подключения достаточно врезать систему в водопровод. Картридж предварительной фильтрации и угольный уже входят в комплект. Эту установку можно использовать для очистки воды с целью получения водорода. Одна из особенностей модели с индексом S — наличие накопительного бака, в котором хранится запас очищенной воды. Производительность модели — 3000 литров или 800 галлонов в сутки.
Промышленная установка обратного осмоса — оборудование с высокой производительностью, длительным сроком службы и надежностью. С помощью промышленной системы можно максимально очистить воду от примесей в непрерывном режиме.

Для получения консультаций и оформления заказа обратитесь к менеджерам отдела по работе с клиентами.

Перейти в каталог

Водород из воды: просто и дешево

Главная
Наука

08 июля, 2005, 00:00

Российский исследователь сконструировал электролизер, позволяющий получать водород из воды, затрачивая на это очень мало энергии.

Водород — экологически чистый энергоноситель, к тому же практически неисчерпаемый. Согласно расчетам, из 1 л воды можно получить 1234, 44 л водорода. Однако переход энергетики на водородное топливо тормозят большие затраты энергии, необходимые для получения водорода из воды. Процесс электролиза идет при напряжении 1,6—2,0 В и силе тока в десятки и сотни ампер. Самые современные электролизеры расходуют на получение кубометра водорода больше энергии, чем можно получить при его сжигании (4 и 3,55 кВт.ч соответственно). Проблему уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды решают многие лаборатории мира, но существенных результатов достичь пока не удалось. Однако в природе существует экономный процесс разложения молекул воды на водород и кислород. Протекает он при фотосинтезе. При этом атомы водорода участвуют в формировании органических молекул, а кислород уходит в атмосферу.

Ячейка электролизера, разработанная Ф.Канаревым из Кубанского государственного аграрного университета, моделирует этот процесс.

Сходство с фотосинтезом заключается в том, что ячейка потребляет очень мало энергии. Фактически устройство использует напряжение всего в 0,062 В при силе тока 0,02 А. Ф.Канарев сконструировал две лабораторные модели электролизера: с коническими и цилиндрическими стальными электродами. По замыслу своего создателя, они моделируют годовые кольца ствола дерева. Даже при полном отсутствии электролита на электродах ячейки появляется разность потенциалов около 0,1В. После заливки раствора разность потенциалов возрастает. При этом положительный знак заряда всегда появляется на верхнем электроде, отрицательный — на нижнем. Ячейка низкоамперного электролизера представляет собой конденсатор. Вначале он заряжается при напряжении 1,5-2 В и силе тока, значительно большей 0,02 А, а затем постепенно разряжается под действием происходящих в нем электролитических процессов.

И в это время устройство потребляет совсем немного энергии, которую тратит на подзарядку конденсатора. Даже в отключенном от сети приборе электролиз идет еще пять часов, о чем свидетельствует интенсивное бульканье пузырьков газа.

Related video

Обе модели электролизера, и с коническими, и с цилиндрическими электродами, работают с одинаковой энергетической эффективностью. Показатель этой эффективности еще предстоит уточнять. Но уже сейчас ясно, что затраты энергии на получение водорода из воды при низкоамперном электролизе уменьшаются в 12 раз, а по самым смелым подсчетам — почти в 2000 раз (т.е. составляют всего от 0,407 до 0,0023 кВт.ч на кубометр водорода). По мнению Ф.Канарева, предложенный им метод получения дешевого водорода из воды можно будет использовать для создания промышленных электролизеров, которые найдут применение в будущей водородной энергетике.

Заметили ошибку?

Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter или Отправить ошибку

Оставайтесь в курсе последних событий!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Следить в Телеграмме

Вам понравится

Крупномасштабное производство водорода электролизом воды: технико-экономическая и экологическая оценка
Крупномасштабное производство водорода
путем электролиза воды : технико-экономическая и экологическая оценка†
Том Терлоу, * ^аб христианин Бауэр, * ^и Рассел МакКенна ^CD и Марко Маццотти ^б
Принадлежности автора
* Соответствующие авторы
^и Группа оценки технологий, Лаборатория анализа энергетических систем, Институт Пауля Шеррера, 5232 Villigen PSI, Швейцария
Электронная почта: tom. [email protected], [email protected]
^б Институт энергетики и технологических процессов, ETH Zürich, Цюрих 8092, Швейцария
^с Кафедра анализа энергетических систем, факультет машиностроения и технологического проектирования, ETH Zürich, Цюрих 8092, Швейцария
^д Лаборатория анализа энергетических систем, 5232 Villigen PSI, Швейцария
Аннотация
rsc.org/schema/rscart38″> Низкоуглеродистый (зеленый) водород может быть получен посредством электролиза воды с использованием фотогальванической, ветровой, гидроэнергии или электричества из обезуглероженной сети. В этой работе количественно оцениваются текущие и будущие затраты, а также воздействие на окружающую среду крупномасштабных систем производства водорода на географических островах, которые демонстрируют высокий потенциал возобновляемых источников энергии и могут выступать в качестве центров экспорта водорода. Рассматриваются различные конфигурации производства водорода с учетом ежедневной производительности водорода 10 тонн, затрат на производство водорода, выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла, использования материалов и преобразования земли. Результаты показывают, что затраты на производство электролитического водорода составляют 3,7 евро за кг H 9 .0052 ₂ доступны уже сегодня, и что вероятно снижение до 2 евро за кг H ₂ в 2040 году, что приведет к паритету затрат с водородом из риформинга природного газа даже при применении «исторических» цен на природный газ. Недавний скачок цен на природный газ показывает, что паритет стоимости между зеленым и серым водородом может быть достигнут уже сегодня. Производство водорода с помощью электролиза воды с низкими затратами и низким уровнем выбросов парниковых газов в настоящее время возможно только в очень определенных местах. Гибридные конфигурации с использованием различных вариантов электроснабжения демонстрируют наилучшие экономические показатели в сочетании с низкой нагрузкой на окружающую среду. Автономные системы производства водорода особенно эффективны для производства низкоуглеродного водорода, хотя производство компонентов системы большего размера может привести к значительным экологическим нагрузкам и инвестициям. Некоторые материалы (особенно иридий) и доступность земли могут быть ограничивающими факторами при расширении производства зеленого водорода с помощью электролизеров с мембраной из полимерного электролита (ПЭМ). Это означает, что лица, принимающие решения, должны учитывать аспекты, помимо затрат и выбросов парниковых газов, при проектировании крупномасштабных систем производства водорода, чтобы избежать рисков, связанных, например, с поставкой дефицитных материалов.
Зеленый водород, полученный из морской воды с почти 100-процентной эффективностью
Исследователи успешно расщепили морскую воду для производства зеленого водорода, высокореактивного альтернативного топлива, снижающего выбросы
Опубликовано в журнале Nature Energy Лечение было успешно выполнено исследовательской группой Университета Аделаиды.
Генерация водорода — легкого и высокореактивного топлива, альтернативного традиционному ископаемому топливу, — осуществляется с помощью химического процесса, известного как электролиз. При этом используется электрический ток для отделения водорода от кислорода в воде, часто из возобновляемых источников.
Используя этот метод для получения зеленого водорода, компании могут сэкономить до 830 миллионов тонн CO2, который ежегодно выбрасывается при производстве этого газа с использованием ископаемого топлива.
Зачем использовать морскую воду для получения энергии?
Морская вода является почти бесконечным ресурсом и считается природным электролитом. Кроме того, она гораздо более экологична, чем пресная вода.
Практичный для регионов с протяженными береговыми линиями и обильным солнечным светом электролиз морской воды для получения зеленого водорода находится на ранней стадии разработки — пока с эффективностью почти 100%.
Использование большого количества высокочистой воды для производства водорода может усугубить нехватку ресурсов пресной воды
Профессор Университета Аделаиды Шичжан Цяо сказал: «Мы разделили природную морскую воду на кислород и водород с почти 100% эффективностью, чтобы произвести зеленый водород путем электролиза с использованием недрагоценного и дешевого катализатора в коммерческом электролизере».
Доцент Чжэн добавил: «Мы использовали морскую воду в качестве сырья без необходимости каких-либо процессов предварительной обработки, таких как опреснение обратным осмосом, очистка или подщелачивание.
«Производительность коммерческого электролизера с нашими катализаторами, работающими в морской воде, близка к характеристикам платино-иридиевых катализаторов, работающих на исходном сырье из высокоочищенной деионизированной воды».
© VectorMine
Этот процесс представлял собой прямой электролиз настоящей морской воды, которая не была подщелачена или подкислена, с достижением долговременной стабильности, превышающей 100 ч при 500 мА см ⁻², и производительности, аналогичной типичному электролизеру PEM, работающему в воде высокой чистоты. .
Единственным недостатком является то, что этот процесс нецелесообразен для регионов, где мало морской воды, и не так эффективен по сравнению с электролизом чистой воды из-за побочных реакций электродов и коррозии, возникающей из-за сложностей использования морской воды.
Другие электролизеры увеличивают нехватку ограниченных ресурсов пресной воды
Доцент Чжэн дополнил: «Существующие электролизеры работают на высокоочищенных водных электролитах. Растущий спрос на водород для частичной или полной замены энергии, вырабатываемой ископаемым топливом, значительно увеличит нехватку все более ограниченных ресурсов пресной воды.
«Всегда необходимо очищать загрязненную воду до уровня чистоты воды для обычных электролизеров, включая опреснение и деионизацию, что увеличивает стоимость эксплуатации и обслуживания процессов.
No related posts.