水电解制氢设备术语和定义
一般概念
水电解制氢设备(hydrogen production plant by water electrolysis)指采用水电解的方法制取氢气（同时制取氧气）的设备。
常压水电解制氢设备(normal pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力小于0.1Mpa的水电解制氢设备。
低压水电解制氢设备(low pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力大于或等于0.1Mpa到小于1.6Mpa的水电解制氢设备。
中压水电解制氢设备(medium pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力大于或等于1.6Mpa到小于10Mpa的水电解制氢设备。
氢气系统(hydrogen processing system)指发生、处理氢气的设备及管路系统。
氧气系统(oxygen processing system)指发生、处理氧气的设备及管路系统。
电解用水(feed water required by electrolysis)指纯度指标符合电解制氢用水要求的原料水。
电解用水系统(feed water supplying system)指制备、储存、输送电解用水的设备及管路系统。
碱液系统[lye(alkline solution) circulation system]指配制、储存、输送碱液的设备及管路系统。
冷却水系统(cooling water system)指储存、输送、处理冷却用水的设备及管理系统。
小室电压(cell voltage)水电解时，水电解小室阴、阳两极间的直流电压。
槽电压(operating voltage)指水电解时，在水电解槽阴、阳两端子间测得的直流电压。
单位制氢直流电耗(direct current power consumption per cubic meter hydrogen)指在标准状态下每产生一立方米氢气，水电解槽所消耗的电能。
标准状态(normal condition)气体在温度为0℃，压力为101.3Kpa条件下的气体状态。
爆炸下限(lower explosive limit)易燃易爆气体、蒸汽或薄雾在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最低浓度。
爆炸上限(upper explosive limit)易燃易爆气体、蒸汽或薄雾在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最高浓度。
单元设备(elementary component)
水电解槽(water electrolyzer)由若干电解小室（或电解池）及其他元件组成的单元设备。
分离器(sparator)指用作把氢（或氧）同碱液分离开的单元设备。其中，分离出氢气的，称氢分离器；分离出氧气的，称氧分离器。
洗涤器(scrubber)用水清洗氢、氧气中碱雾的单元设备。其中，清洗氢气中碱雾的，称氢洗涤器；清洗氧气中碱雾的，称氧洗涤器。
压力调节器(pressure regulator)用作调节氢、氧两侧气体压力，并使其压力能保持平衡的单元设备。其中，装于氢侧的，称为氢压力调节器；装于氧侧的，称为氧压力调节器。
冷却器(cooler)用作冷却氢、氧气体或碱液的单元设备。根据其被冷却物质分别称氢冷却器、氧冷却器或碱液冷却器。
碱液过滤器[lye(alkaline solution)filter]用作过滤碱液中机械杂质的单元设备。
碱液罐[lye(alkaline solution)tank]配制、储存碱液的容器。
阻火器[flame arrester]是氢、氧气的安全排放装置，用于阻止系统外部可能出现的火源与系统内部氢、氧气间的接触。
结构及零部件
水电解槽部分
水电解小室(water electrolysis cell)指由阴、阳电极、隔膜和碱液（碱的溶液）等构成，在直流电的作用下，能将水电解生成氢气和氧气的最小单元。
电极(electrode)水电解小室的组成部分，它是在电场作用下，在其界面上发生还原（或氧化）电化学反应，从而实现水电解过程的导电材料。
阳电极[anode(positive electrode)]电解时，在其界面上发生氧化反应的电极。
阴电极[cathode(negative electrode)]电解时，在其界面上发生还原反应的电极。
极板(pole plate)电极的另一种形式。水电解槽的电极一般为板状的，亦有网状或其他形状的，通称为极板。阳电极亦称阳极板，阴电极亦称阴极板。
隔板(partition plate)在水电解槽中，用导电材料制作的，用作支撑阴、阳极板，以及隔离并形成各水电解小室的板状元件。
极板组(pole plate group)由隔板和阴、阳极板连接构成的组件。
框架(frame)在水电解槽中，起支撑、包容各水电解小室等作用的框式构件。
端板(end plate)位于水电解槽的两端，对各水电解小室起夹持作用的构件。
隔膜(diaphram)将水电解槽水电解小室分隔为阴极区、阳极区，并使产生的氢气、氧气分隔，防止氢气、氧气互相穿透，但离子可迁移。
极室(pole compartment)水电解小室中，两个互相隔离的容积单元，其中一个为阴极室，亦称氢室；一个为阳极室，亦称氧室。
液道[lye(alkaline solution)duct]与各极室相连通，并向其内部输送碱液的通道。该通道位于水电解槽内部的，称内液道；位于水电解槽外部的，称外液道。
气道[gas duct]分别与各氢室或氧室相连通，并向外引出氢气或氧气的通道。其中，引出氢气的，称氢气道；引出氧气的，称氧气道；位于水电解槽内部的，称内气道；位于水电解槽外部的，称外气道。
水电解制氢项目可行性研究报告
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可行性研究报告是在制定某一建设或科研项目之前，对该项目实施的可能性、有效性、技术方案及技术政策进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价，以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。可行性研究报告主要内容是要求以全面、系统的分析为主要方法，经济效益为核心，围绕影响项目的各种因素，运用大量的数据资料论证拟建项目是否可行。对整个可行性研究提出综合分析评价，指出优缺点和建议。为了结论的需要，往往还需要加上一些附件，如试验数据、论证材料、计算图表、附图等，以增强可行性报告的说服力。 可行性研究是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上，综合论证项目建设的必要性，财务的盈利性，经济上的合理性，技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决策提供科学依据。 投资可行性报告咨询服务分为政府审批核准用可行性研究报告和融资用可 行性研究报告。审批核准用的可行性研究报告侧重关注项目的社会经济效益和影响；融资用报告侧重关注项目在经济上是否可行。具体概括为：政府立项审批，产业扶持，银行贷款，融资投资、投资建设、境外投资、上市融资、中外合作，股份合作、组建公司、征用土地、申请高新技术企业等各类可行性报告。 报告通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查，在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测，从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。 可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整） 为客户提供国家发委甲级资质 第一章水电解制氢项目总论 第一节水电解制氢项目背景 一、水电解制氢项目名称 二、水电解制氢项目承办单位 三、水电解制氢项目主管部门 四、水电解制氢项目拟建地区、地点 五、承担可行性研究工作的单位和法人代表
制氢技术比较及分析报告
制氢技术综述&制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。 （4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电 解、生物光解、热化学水解。 （5）生物质制氢。 （6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。 （2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。 （3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比： （A）天然气制氢 （B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3. 天然气制氢
（1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。 （2）天然气自热重整制氢由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低的特点。 （3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。 （4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要
用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。 （5）天然气水蒸汽重整制氢，该工艺连续运行, 设备紧凑, 单系列能力较大, 原料费用较低。 因此选用天然气水蒸汽重整制氢进行方案对比。 4.甲醇制氢 （1）甲醇分解制氢，该反应是合成气制甲醇的逆反应，在低温时会产生少量的二甲醚。 （2）甲醇水蒸汽重整制氢，是甲醇制氢法中氢含量最高的反应。这种装置已经广泛使用于航空航天、精细化工、制药、小型石化、特种玻璃、特种钢铁等
水电解制氢的最新进展与应用
水电解制氢的最新进展与应用 一、绿色能源氢能及其电解水制氢技术进展 摘要：随着环境污染日益严重，越来越多的研究关注于绿色无污染能源，其中氢能清洁无污染、高效、可再生，是未来最有潜力的能源载体。利用电解水技术制氢是目前最有潜力的技术，也是一种经济有效的技术。绍了氢能的研究现状和水电制氢技术，着重介绍了碱性电解槽、子交换膜电解技术以及固体氧化物水电解技术，对现有技术进行了总结。 1.氢能的研究现状 美国： 1990年，美国能源部（DOE）启动了一系列氢能研究项目。 2001年以来，美国政府制订了《自有车协作计划》、《美国氢能路线图》。 2004年2月，美国能源部出台的“氢态势计划”，并提出2040年美国将实现向氢经济的过渡。 美国能源部、国防部、交通部、国家科学基金、美国宇航局和商务部以及8个国家实验室、2所大学和19 个公司签署了研发合同。 欧盟： 2001 年11 月启动的“清洁能源伙伴计划”，欧盟拨款1850万欧元支持汉堡、伦敦等10个城市的燃料汽车示范项目。 2008年11 月初欧盟、欧洲工业委员会和欧洲研究社团联合制订了2020年氢能与燃料电池发展计划。 日本： 1993年就制订了“新阳光计划”，预计到2020年投资30亿美元用于氢能关键技术的研发。并计划在2020年实现燃料电池汽车500 万辆，建成燃料电池发电系统10000MW。 我国： 2003年11月我国加入了“氢能经济国际合作伙伴（IPHE）”，成为IPH首批成员国之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国家“十一五”科学技术发展规划》中都列入了发展氢能和燃料电池的相关内容。 相对而言，我国在氢能和燃料电池汽车领域的技术研发工作开始得较晚，这方面的标准体系尚未形成，然而通过国内研究单位的协作努力，在材料、基础设施、燃料电池堆、整车集成等方面都已取得阶段性进展，目前已有多家企业与联合国发展计划署和全球环境基金合作，开展燃料电池客车的公交线路试运行。 2 水电解氢能的制备技术进展 发展到现在，已有三种不同种类的电解槽，分别为碱性电解槽#聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。 ①碱性电解槽 碱性电解槽是发展时间最长、技术最为成熟的电解槽，具有操作简单、#成本低的优点，其缺点是效率最低，槽体示意图如图1 所示。国外知名的碱性电解水制 氢公司有挪威留坎公司、格洛菲奥德公司和冰岛雷克雅维克公司等。电解槽一般采 用压滤式复极结构或箱式单极结构，每对电解槽压在1.8~2.0V，循环方式一般采用 混合碱液循环方式。
水电解制氢设备系列说明书
水电解制氢设备 操 作 使 用 手 册 \ 苏州竞立制氢设备有限公司
1、简述 1.1、氢气的性质和用途： 氢是自然界分布最广的元素之一，它在地球上主要以化合状态存在于化合物中。在大气层中的含量却很低，仅有约1ppm（体积比）。氢是最轻的气体,它的粘度最小，导热系数很高，化学活性、渗透性和扩散性强（扩散系数为0.63cm2/s，约为甲烷的三倍），它是一种强的还原剂，可同许多物质进行不同程度的化学反应，生成各种类型的氢化物。 氢的着火、燃烧、爆炸性能是它的特性。氢含量范围在4-75%（空气环境）、4.65-93.9%（氧气环境）时形成可爆燃气体，遇到明火或温度在585℃以上时可引起燃爆。 压力水电解制出的氢气具有压力高（1.6或3.2MPa）便于输送，纯度高（99.8%以上）可直接用于一般场合，还可以通过纯化（纯度提高到99.999%）和干燥（露点提高到-40～-90℃）的后续加工，可以作为燃料、载气、还原或保护气、冷却介质，广泛应用于国民经济的各行各业。 1.2、水电解制氢原理： 利用电能使某电解质溶液分解为其他物质的单元装置称为电解池。 任何物质在电解过程中，在数量上的变化服从法拉第定律。法拉第定律指出：电解时，在电极上析出物质的数量，与通过溶液的电流强度和通电时间成正比；用相同的电量通过不同的电解质溶液时，各种溶液在两极上析出物质量与它的电化当量成正比，而析出1克当量的任何物质都需要1法拉第单位96500库仑（26.8安培小时）的电量。水电解制氢符合法拉第电解定律，即在标准状态下，阴极析出1克分子的氢气，所需电量为53.6A/h。经过换算，生产1m3氢气（副产品0.5m3氧气）所需电量约2393Ah，原料水消耗0.9kg。 将水电解为氢气和氧气的过程，其电极反应为: 阴极: 2H 2O + 2e →H 2 ↑+ 2OH- 阳极: 2OH-- 2e →H 2O + 1/2O 2 ↑ 总反应: 2H 2O →2H 2 ↑+ O 2 ↑ 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水电解池，通以一定电压（达到水的分解电压1.23V和热平衡电压1.47V以上）的直流电，水就发生电解。根据用户产量需求，使用多组水电解池组合，减小体积和增加产量，就形成水电解槽的压滤型组合结构。 本公司生产的压力型水电解槽采用左右槽并联型结构，中间极板接直流电源正极，两端极板接直流电源负极，并采用双极性极板和隔膜垫片组成多个电解池，并在槽内下部形成共用的进液口和排污口，上部形成各自的氢碱和氧碱的气液体通道。由电解槽纵向看，A、B系列的氧气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氧铜侧），C、D、E、F系列的氢气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氢铜侧）。 我公司生产的压力型水电解槽，目前标准产品操作压力为1.6MPa和3.2MPa两种。具有结构紧凑，运行安全，使用寿命长的特点，电解液采用强制循环，电解消耗的原料水由柱塞泵自动补充，相关参数实现自动监测和控制。。正常生产时采用30％KOH水溶液作为电解液，槽温控制在85-90℃左右，兼顾隔膜垫片的使用寿命和降低能耗的要求。 水电解制氢的电解需要低电压、大电流的可调直流电源。工业上采用带平衡电抗器的
电解水制氢
水电解制氢 水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电, 水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。 中文名水电解制氢 运用试剂碱性电解液或纯水 法拉第定律 其化学反应式如下： ①、碱性条件： 阴极：4H2O+4e-=2H2f +40H 阳极：4OH--4e =2H2O+O 2f 总反应式：2H 2O=2H 2? + O t ②、酸性条件： 阳极：2H2O-4e-=O2t +4h t 阴极：4H++4e-=2H2t 反应遵循法拉第定律，气体产量与电流和通电时间成正比。 固体聚合物电解质，SPE电解水，最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧，或在实验室作 为氢气发生器（可用于气体色谱）。核电大规模发展以后，人们利用SPE技术在用电低谷电 解水产生氢，在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向外供电，使之成为能量贮存转换装置通过直接电解纯水产生高纯氢气（不加碱），电解池只电解纯水即可产氢。通电后， 电解池阴极产氢气，阳极产氧气，氢气进入氢/水分离器。氧气排入大气。氢/水分离器将氢 气和水分离。氢气进入干燥器除湿后，经稳压阀、调节阀调整到额定压力（0.02?0.45Mpa 可调）由出口输出。电解池的产氢压力由传感器控制在0.45Mpa左右，当压力达到设定值 时，电解池电源供应切断；压力下降，低于设定值时电源恢复供电。 3 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或 纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产 电解水 水（H2O）被直流电电解生成氢气和氧气的过程被称为电解水。电流通过水（H2O）时，在 阴极通过还原水形成氢气（H2）,在阳极则通过氧化水形成氧气（O2）。氢气生成量大约是氧气的两倍。电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备氢燃料方法。 中文名
电解水制氢的原理
日志 复制网址隐藏签名档大字体 第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：
于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其 放电反应为：
水电解制氢安全操作规程(02)
水电解制氢安全操作规程 页码 1 / 2 1.目的 建立水电解制氢安全操作规程，确保生产的安全操作及正常运行。 2.范围 本规程适用于本公司水电解制氢的操作。 3.职责 3.1 运作部操作人员负责水电解制氢的正常操作。 4.规程 4.1开机操作 4.1.1打开循环泵排气阀将泵内气体排净。 4.1.2首次开机或停机时间过长应由充氮口向装置内充氮0.5MPa由手动放空阀放空重复三—四 次置换保留系统0.2MPa以上，并使氢氧分离器液位高度基本相同。 4.1.3打开冷却水阀门（冷却水压力为 >0.2MPa）。 4.1.4接通控制柜总电源及柜上各仪表电源。 4.1.5接通控制柜及气液处理器的仪表气源（气源压力 >0.2MPa）。 4.1.6开启循环泵将循环量调至规定值。 4.1.7打开氢氧放空阀。 4.1.8按整流柜使用方法对电解槽送电（每隔10—30分钟增加额定电流10%直至漏负荷）。 4.1.9电解槽送电随温度上升逐渐提高到控制温度规定值85oC±5。 4.1.10当温度上升至50oC后氧中氢，氢中氮分析仪投入正常工作状态，当氢纯度达到99.8%以上， 关闭放空阀打开送贮罐的阀门。氧到99.2%以上关闭放空阀打开送贮罐的阀门。 4.2停机操作 4.2.1打开手动氢，氧放空阀关闭氢、氧运气阀。 4.2.2调好氢，氧分离器液位。 4.2.3切断氧由氢、氢中氧分析仪。 4.2.4按整流柜停机操作停止对电解槽送电。 4.2.5将电解槽温度控制在50oC以下，电解槽压力控制在0.5MPa。 4.2.6 关冷却水关氮源，停循环泵关控制柜电源。 4.2.7关闭手放空阀。
水电解制氢安全操作规程 页码 2 / 2 4.3 工艺部分需注意事项 4.3.1循环泵不允许空运转，循环泵正常运行TRG监测指针应在绿区。大于需加注意达到红区停机 检查。 4.3.2电解KOH浓度应保持压25—28%，加入千分之二无氧化二钒。 4.3.3长期停机或需要退碱，装置一定要充氮置换。 4.3.4氧气要禁油脂，严禁操作人员载有油污手套，衣服工具进行操作。 4.3.5电解槽体上严禁放置物品特别是金属物。 4.3.6经常测小室电压1.9—2.4伏之间小室电压大于2.4伏停机检查。 编制/日期审核/日期批准/日期受控状态（章）：
电解水制氢的原理
电解水制氢的原理 一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前
水电解制氢装置培训讲义(氢气纯化装置)
水电解制氢装置培训讲义 (纯化工艺部分) ?制氢工程部 2015-6-161 培训内容 概述 纯化流程 常见故障及排除方法 2015-6-162
概述 2015-6-163 1、催化脱氧 氢气中含有的氧杂质通常可采用催化转化的方法来去除。 脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯脱氧的工作原理 脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯、装置中使用的催化剂为钯金属--2015-6-164 装置中使用的催化剂为钯金属半导体体系，具有脱氧活性高、脱氧深度深、气体处理量大、强度高等特性，常温下即可催化反应发生，而且无需预处理（活化）和再生。脱氧深度可达生。脱氧深度可达1ppm 1ppm及以下。及以下。
2、脱氧器的结构 ?内筒：电加热元件 电缆接入口 a 口（气体入口） ?保温层 进入经电加热元 2015-6-165原料氢气从原料氢气从a a 口进入，经电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气 在催化剂的作用下发生化合反应生成水， 水以气态的形式随氢气从水以气态的形式随氢气从b b 口流出脱氧 器。 3、温度控制 在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别用来检测催化剂床层上部和下部的温度。 下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会暂停电加热元2015-6-166 如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产生的热量就无法散发出去，并且没有气流的传导，测温元件也不能及时将电加热元件的真实温度传至控制系统停止加热，造成电加热元件自身过热，直至烧断。
干燥器的工作原理 1、变温吸附干燥 变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。它是利解吸出来（即吸附剂的再生）。从而达到循环工作的目的。2015-6-167 解来即附剂从到循作 2、分子筛的吸附原理 分子筛是一类具有均匀微孔的硅铝酸盐化合物，其孔般 径相当于一般分子大小，由于微孔表面的分子或原子存在子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔从而达到消除水分2015-6-168 子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔，从而达到消除水分的目的。 分子筛的吸附作用属物理吸附，过程可逆。
电解水制氢氧
1概述 氢能是一种二次能源，最丰富的含氢物质是水H2O，其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。各种矿物燃料制氢，因其制氢成本较其它物质制氢成本低，是目前制氢的最主要方法。但矿物燃料储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。从长远看以水为原料制取氢气是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成产物水，不造成环境污染。 以煤为燃料制气生产合成氨、甲醇等化工产品及生活煤气时，造气炉多以氧作为辅助气化剂。氧气靠空分装置分离空气得到。电解水制氢气、氧气，氧气供造气炉用，氢气作为合成气使用。此流程能使氢、氧得到很好的使用。 2电解水制氢、氧 水分解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定的能量，则可使水分解。以水为原料制氢主要有：1热化学循环法、2光化学法、3电解法、4高温水热裂法制氢等。热化学循环法制氢是利用太阳能或高温气冷堆原子能电站的热能，使反应不断循环进行，达到连续制氢的目的。光化学制氢是以水为原料，光催化分解制取氢气的方法。光催化过程是指含有催化剂的反应体系，在光照下由于有催化剂存在，促使水解制得氢气。水电解制氢是一种
较为方便的方法。在充满电解质的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。高温水热裂法制氢：将水蒸汽加热300K以上，使水分子热裂，直接分解成氢气和氧气。水电解制氢是目前工业化制氢、氧所采用的最广泛的方法。 电解水制氢，关键是耗能问题。以电能换氢能，成本很高。日本开发了高温加压法，将电解水的效率提高到75%；美国建成一种SPE工业装置，能量效率达90%；我国研制了双反应器制氢工艺。先进的PEM电解工艺，是一种可逆的电／氢转换装置，是燃料电池和产氢的电解槽的统一，总转换效率可达95%。电解水制氢的电耗一般为4.5～5.5kwh/m3。正在开发的新工艺有: 固体电解质电解水制氢，可简化流程，提高制氢效率和降低能耗；高温水蒸汽电解工艺，电耗可降低到3kwh/ m3。 电解水制氢气的投资成本与其规模成正比，大型碱电池制氢系统的单位投资成本一般为400-600美兀/kW,电解水的规模可以大到11万千瓦。 目前市场上的电解槽可以分为三种: (1)碱性电解槽(2) 质子交换膜电解槽(3)固体氧化物电解槽。碱性电解槽是最早商业化的电解槽技术, 虽然其效率是三种电解槽中最低的, 但由于价格低廉, 目前仍然被广泛使用, 尤其是在大规模制氢工业中。碱性电解槽的缺点是效率较低和使用石棉作为隔膜. 石棉具有致癌性, 很多国家已经提出要禁止石棉。碱性电解槽中的使用。质子交换膜电解槽由于转换
水电解制氢设备术语和定义
一般概念 水电解制氢设备(hydrogen production plant by water electrolysis)指采用水电解的方法制取氢气（同时制取氧气）的设备。 常压水电解制氢设备(normal pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力小于0.1Mpa的水电解制氢设备。 低压水电解制氢设备(low pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力大于或等于0.1Mpa到小于1.6Mpa的水电解制氢设备。 中压水电解制氢设备(medium pressure hydrogen production plant by water electrolysis)指工作压力大于或等于1.6Mpa到小于10Mpa的水电解制氢设备。 氢气系统(hydrogen processing system)指发生、处理氢气的设备及管路系统。 氧气系统(oxygen processing system)指发生、处理氧气的设备及管路系统。 电解用水(feed water required by electrolysis)指纯度指标符合电解制氢用水要求的原料水。 电解用水系统(feed water supplying system)指制备、储存、输送电解用水的设备及管路系统。 碱液系统[lye(alkline solution) circulation system]指配制、储存、输送碱液的设备及管路系统。 冷却水系统(cooling water system)指储存、输送、处理冷却用水的设备及管理系统。 小室电压(cell voltage)水电解时，水电解小室阴、阳两极间的直流电压。 槽电压(operating voltage)指水电解时，在水电解槽阴、阳两端子间测得的直流电压。 单位制氢直流电耗(direct current power consumption per cubic meter hydrogen)指在标准状态下每产生一立方米氢气，水电解槽所消耗的电能。 标准状态(normal condition)气体在温度为0℃，压力为101.3Kpa条件下的气体状态。 爆炸下限(lower explosive limit)易燃易爆气体、蒸汽或薄雾在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最低浓度。 爆炸上限(upper explosive limit)易燃易爆气体、蒸汽或薄雾在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最高浓度。
水电解制氢工序操作规程
水电解制氢工序操作规程 编制： 审核： 批准： 生效日期：2013年10 月
目录 第一节生产的目的及工作原理 一、生产的目的 二、工作原理 （一）电解工作原理.......................................... （二）纯化工作原理.......................................... 第二节质量标准及技术参数 一、原料质量标准 （一）脱盐水质要求：........................................ （二）氢氧化钾.............................................. （三）冷却水................................................ （四）电源.................................................. （五）氮气.................................................. （六）仪表气源.............................................. 二、工艺及设备技术参数 （一）电解槽工艺技术参数.................................... （二）纯化装置工艺技术参数.................................. 三、产品质量标准错误！未定义书签。 第三节工艺流程简介 一、制氢装置工艺流程简介 （一）碱液循环系统.......................................... （二）氢气系统.............................................. （三）氧气系统.............................................. （四）原料水补充系统........................................ （五）冷却水系统............................................ （六）充氮和氮气吹扫系统.................................... （七）排污系统 （八）整流系统 （九）控制系统 二、纯化系统工艺流程简介 （一）工艺流程简图.......................................... （二）工艺流程解释.......................................... 第四节电解液配置岗位操作法 一、制氢系统的操作 （一）开车前的准备 （二）、电解液的配制 （三）稀碱运行（1#电解槽为例，其它电解槽运行同1#电解槽） （四）浓碱运行（以1#电解槽为例，其他电解槽运行同1#） （五）自控部分的调试 （六）装置正常运行工作 （七）停车操作 （八）应急停车操作
电解水制氢的原理
第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=，而K+的电极电位=，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先 得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其 放电反应为： （2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为： 阴阳极合起来的总反应式为： 电解 所以，在以KOH为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而KOH只起运载电荷的 作用。
电解水制氢实用工艺描述
电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气是一个比较成熟的工艺。其主要组成部分有：电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等，电气、仪表及配套的设备元器件主要有：直流电解电源（简称电解电源）、电源冷却循环泵（简称电源冷却泵或电源泵）、电解液循环泵（简称循环泵）、电解系统冷却循环泵（简称电解冷却泵或冷却泵）、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。 电解水制氢工艺流程示意图见图1。 图1 电解水制氢工艺流程示意图
压力的单位为Mpa，小数点后面保留3位。差压的单位为kPa，小数点后面保留2位,流量单位为m3/h，小数点后面保留2位。温度的单位为°C，小数点后面保留1位,累计流量的单位为m3，小数点后面保留1位，累计工作时间的单位为h，小数点后面保留1位。 所有的电磁阀均为电开阀，通电开启，断电关闭。 一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB及冷却泵LQB控制 表1 电解系统与冷却系统对应输入输出关系表 1、氢气压力P H 由压力变送器PT101变送为4~20mA直流信号，根据氢气压力P H 控制电 解电源DDY（电解电源DDY由一个开关量信号控制运行与停止）、电源冷却泵DLB和循环泵 XHB（电源冷却泵DLB和循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力P H 控制）的通断，氢气压力可以在触摸屏上设置： ○1氢气压力上限设定值（简称压力设定上限）P HH 的设置范围0~3.00Mpa（参考值0.40Mpa）； ○2氢气压力下限设定值（简称压力设定下限）P HL 的设置范围0~3.00MPa（参考值0.35Mpa）。 参考值就是第一次开机设置时（或者长时间断电数据丢失时）推荐使用的数值。 ○3当氢气压力P H 高于压力设定上限P HH ，P H ＞P HH ，DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵 DLB和循环泵XHB停止运行； ○4氢气压力P H 低于压力设定下限P HL ，P H ＜P HL ， DO1输出为ON,电解电源DDY、电源泵DLB 和循环泵XHB通电运行。 2、当电解系统温度（实际为电解系统电解液的温度，简称电解温度）T E 由温度变送器TT101 变送为4~20mA直流信号，根据电解温度T E 控制电解电源DDY的通断，电解温控温度可在触摸屏上设置： ○1电解系统温度上限设定值（简称电解温控上限）T EH 设置范围55~95°C（参考值90°C）； ○2电解系统温度下限设定值（简称电解温控下限）T EL 设置范围50~90°C（参考值85°C）。 ○3当电解系统温度T E 超过电解温控上限T EH ，T E ＞T EH ，发出报警信号，DO9输出为ON，同 时DO1输出为OFF，电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行，但这时其他系统继续正常工作。
水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程
水电解制氢装置 工作原理结构及工艺流程 1．水电解制氢装置工作原理 水电解制氢的原理是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 2O ＋2e →H 2↑＋2OH - 阳 极: 2OH - －2e →H 2O ＋1/2O 2↑ 直流额定电压（V ） 28 56 总反应: 2H 2O →2H 2↑＋O 2↑ 产生的氢气进入干燥部分，由干燥剂吸附氢气携带的水 分，达到用户对氢气湿度的要求。 本装置干燥部分采用原料氢气再生，在一干燥塔再生的 同时，另一干燥塔继续进行工作。 2．水电解制氢装置的用途与技术参数
纯水耗量（kg/h） 5 10 主电源动力电源容量40 75 （KVA） 原料水水质要电导率≤5μs/cm 氯离子含量<2mg/l 悬浮求物<1mg/l 3 冷却水用量（m/h） 3 整流柜冷却水出口背压<0.1Mpa 电解槽直流电耗≤4.8KWh/m3H2 碱液浓度26～30%KOH 自控气源压力0.5～0.7Mpa 气源耗量 3.5m3/h 主电源动力电电压N380V50HzC相～220V50Hz 整流柜电源0.5KV380 三相四线50Hz 控制柜电源AC220V50Hz 冷却水温度≤32℃ 冷却水压力0.4～0.6MPa
冷却水水质≤6德国度 氢气出口温度≤40℃ 干燥温控温度250℃～350℃ 干燥加热终止温度180℃ 干燥器再生周期24h 环境温度0～45℃ 表1 制氢装置主要技术参数表 2.1设备的用途 CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团 公司第七一八研究所新研制 成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备,其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平,适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门,是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。 2.2主要技术参数 CNDQ5～10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数 如表1
制氢的全部方法
制氢的全部方法 一、电解水制氢 多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。 二、水煤气法制氢 用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O →CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。 三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，
这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。 四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。 五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。 六、酿造工业副产 用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。 七、铁与水蒸气反应制氢 但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰。
电解水制氢
电解水制氢 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 一、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： 于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化
学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位 =-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性 方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就 会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图1。 图1 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为： （2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为： 阴阳极合起来的总反应式为： 电解