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氢气发生器
阅读:46927时间:2011-07-26 11:38:17

  氢气发生器主要由电解系统、压力控制系统、净化系统和显示系统组成。通过电解水产生氢气,产生的氧气则放空进入大气。具有电解面积大、池温低、性能好、产气量大、纯度高的优点。

组成

  氢气发生器由电解池、纯水箱、氢/水分离器、收集器、干燥器、传感器、压力调节阀、开关电源等部件组成。

工作原理

  氢气发生器的工作原理,氢气发生器产出的氢气有两种不同的来源。

  纯水电解制氢

  把满足要求的电解水(电阻率大于1MΩ/cm,电子或分析行业用的去离子水或二次蒸馏水皆可)送入电解槽阳极室,通电后水便立刻在阳极分解:2H2O=4H++ 2O-2,分解成的负氧离子(O-2),随即在阳极放出电子,形成氧气(O2),从阳极室排出,携带部份水进入水槽,水可循环使用,氧气从水槽上盖小孔放入大气。氢质子以水合离子(H+?XH2O)的形式,在电场力的作用下,通过SPE离子膜,到达阴极吸收电子形成氢气,从阴极室排出后,进入气水分离器,在此除去从电解槽携带出的大部分水份,含微量水份的氢气再经干燥器吸湿后,纯度便达到99.999%以上。

  碱液电解制氢

  工作原理是传统隔膜碱液电解法。电解槽内的导电介质为氢氧化钾水溶液,两极室的分隔物为航天电解设备用优质隔膜,与端板合为一体的耐蚀、传质良好的格栅电极等组成电解槽。向两极施加直流电后,水分子在电解槽的两极立刻发生电化学反应,在阳极产生氧气,在阴极产生氢气。反应式如下:阳极: 2OH--2e → H2O+1/2O2↑ 阴 极: 2H2O +2e →2OH- +H2↑ 总反应式: 2H2O → 2 H2↑ +O2↑ 本仪器对压控、过压保护、流量显示、流量追踪等均实行自动控制;使输出氢气能在恒压下,根据气相色谱仪用氢气量,实现全自动调节(在产气量范围内)。

结构特点

  1、零极距,高活性SPE催化电极

  2、传质、传热化学工艺性能的复极多元电解槽结构

  3、电化学性、抗蚀性、耐钝化性等优越的复极多元电解槽选材

  4、齐全、完善、可靠的电气自动控制系统

功能特性

  1、电解纯水(杜绝加碱)制氢,无腐蚀、无污染、氢气纯度高

  2、单元槽槽电压低,氢气纯度高,干燥剂更换周期长

  3、电解电流小,但产气量足,升压快(3~5分钟)

  4、氢气稳压、稳流输出,并随负载用气量变化自动跟踪

  5、稳压精度高,缺水、过压、防水冲等自动保护技术齐全、可靠

  6、噪声小(用户使用时,风扇基本不起动)

  7、电解效率高,耗电功率小

工艺流程

氢气发生器工艺流程

  1、水槽盖 2、水槽 3、供水管 4、电解电源 5、气水分离器

  6、压力表 7、六通 8、压力保护器 9、干燥器 10、放气阀 11、控制器

  12、冷凝回水管 13、氢、水出口管 14、氧、水出口管 15、电解槽

使用方法

  开机时,先用原料氢置换系统,从阀3放空,待系统内的高纯氮置换干净后,根据用户的原料氢内的含氢量和所需高纯氢量,参照表一数据,来选定操作温度、操作压力和驰放气量,然后再通电加热钯管,从阀2流出高纯氢。调温方法,可根据随机所带的说明书进行温度设定。从钯扩散制得的高纯氢到实际获得的高纯氢,尚需要置换阀2前管线的一段时间,通常约需2—3小时。由于本装置在出厂前,都要经过产品质量检验,因此阀1和阀3管线内,充有高纯氮,阀2到管线前那段管线充有高纯氮。当设备停止使用时,应先停电,待装置冷却后各阀门都关闭再停气,以便在下次使用时减少置换系统的时间。下表中列出了我们对纯氢仪用合成氨原料气和电解氢做氢气源时,测得的操作温度、操作压力及驰放气量对本装置纯化氢量的一些数据用户可根据自己的情况参考本表的数据来选择合适的操作条件。一般认为在钯管厚度一定的情况下,进出口压力差越大,温度越高,则氢的渗透量越大,但平均压力以8—3公斤/厘米2,操作温度为300—400℃为宜。

故障分析

  1.发生器不能启动

  故障原因:(1)电路没有接通;(2)氢气开关电源损坏;(3)在压力为0空载运行时电解池烧坏。

  检查方法:(1)检查电路;(2)用万用表测量电解池的电压是否在2.3V左右。

  排除方法:(1)修理电源;(2)更换损坏的氢气开关电源;(3)更换电解池。

  2.产氢达不到预定的压力,氢气数显显示在500ml/min以上,即仪器显示量超出实际使用量较大

  故障原因:(1)气路系统漏气;(2)过滤器或过滤器上盖没有拧紧;(3)氢气电解池反漏。

  检查方法:用检漏液检测各气路连接处。

  排除方法:(1)更换漏气元件;(2)拧紧漏气点;(3)联系厂家更换电解池。

  3.产氢超过预定的压力0.1MPa

  故障原因:(1)自动跟踪装置挡光板错位或脱落;(2)光电耦合损坏。

  检查方法:(1)目测;(2)用万用表测量电路。

  排除方法:(1)前面板上的压力达到0.3MPa时

  关闭电源,把挡光板安装在合理的位置上,打开电源开关轻轻敲紧挡光板即可;(2)更换损坏的光电耦合元件。

  4.发生器能启动但氢气的数显显示为0或黑屏。

  故障原因:数字显示表损坏。

  检查方法:用万用表测量电路。

  排除方法:更换数字显示表。

  5.开机后,产氢量达不到300ml/min或需要很长时间才能达到

  故障原因:(1)电解液失效;(2)开关没有旋紧,有漏气现象。

  检查方法:(1)观察电解液的液面是否低于下限或电解液使用半年以上;(2)试漏。

  排除方法:(1)及时添加二次蒸馏水或去离子水。或将新配置的冷却后电解液(母液)倒人储液桶内,再加入二次蒸馏水或去离子水,水位在水位线上下限之间(氢氧化钾溶液的浓度为l0%左右),拧上外盖,10min后即可使用;(2)继续旋紧开关,使仪器的压力和流量达标。

  6.开机使用后,产氢量无法稳定,一直在小范围内波动

  故障原因:电解液失效。

  检查方法:观察电解液的液面是否低于下限或电解液使用半年以上。

  排除方法:新配置l0%的氢氧化钾电解液进行更换或加水。

  7.开机后,产氢量从几十ml/min缓慢增长,其压力无法在5arin时间内达到0。3MPa

  故障原因:电解池漏。

  检查方法:目测。

  排除方法:(1)电解池用台钳夹紧后上紧螺丝;(2)密封处用平面密封胶粘牢;(3)无法修复的机械损坏,要更换电解池。

  8.仪器腐蚀严重无法使用

  故障原因:(1)搬运时未将电解液用吸耳球吸干净;(2)未将内盖及外盖拧好,使残留的电解液在运输时外溢。

  检查方法:目测。

  排除方法:更换仪器。

安装和使用

  (一)启动前的准备:

  1、将仪器从包装箱内取出,检查有无因运输不当而损坏,核对仪器备件,

  合格证及保修卡是否齐全。

  并准备以下物品:300mg KOH和硅胶干燥粒若干公斤,玻璃搅拌棒1个,500ml 玻璃容器1个

  2、加电解液:

  ①、取出备件中氢氧化钾全部倒入一容器内,然后加入二次蒸馏水或去离子水500毫升作为母液,充分搅拌等电解液完全冷却后待用。

  ②、打开储液桶外盖,取出内盖。(内盖是为运输时防止漏液,使用时不

  得带内盖运行)将内盖保存好,以便再次运输时使用。

  ③、将冷却后的电解液(母液)倒入储液桶内,然后再加入二次蒸

  馏水或去离子水,不要超过上限水位线, 也不要低于下限水位

  线。拧上外盖,10分钟后即可使用。

  (二)仪器自检

  1、接通电源。

  2、打开电源开关,此时仪器压力表开始上升,检查仪器面

  板上电解指示(绿灯)发亮,流量指示(指针表)应指示在1000左右,

  在5分钟内压力指示(压力表)应达到0.4MPa,指针指示降至“0”, 说明仪器系统工作正常,自检合格。

  3、如在5分钟后,流量指示还在“1000”,压力指示在“0”, 说明开关没有旋紧有漏气现象,请继续旋紧开关,使仪器的压力、流量达到合格标

  准。

  4、仪器使用时应注意流量指示是否与色谱仪用气量一致,如流量指示超出

  色谱仪实际用量较大时,应停机检漏,其方法参照仪器的故障原因与排

  除方法进行调整,再用自检方法检查合格后方可使用。

  5、定期检查过滤器中的硅胶是否变色,如变色请马上更换或再生。其方法

  为,拧下过滤器,再拧开过滤器上盖,更换硅胶后拧紧过滤器上

  盖,将过滤器装到底座上拧紧。并检查是否漏气。

  6、仪器使用一段时间后,电解液会逐渐减少,当电解液位接近下限时应

  及时补水,此时只需加入二次蒸馏水即可,加液或加水时液位不要超过

  上限,也不能低于下限。

  7、当仪器使用半年后,请更换电解液。(氢气发生器使用氢氧化钾溶液的

  浓度为10%左右。)

  8、仪器切勿在压力为“0”时空载运行。空载运行时会将电解池和开关电

  源部件烧坏。造成整个仪器损坏。

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