مولد هیدروژن

ژنراتورهای هیدروژن از تفکیک الکترولیتی آب برای تولید یک منبع مداوم هیدروژن با خلوص بالا استفاده می کنند. خلوص آب برای عملکرد بهینه آنها مهم است.

از آلودگی های زیر باید اجتناب شود:
یون ها
یون های موجود در آب ممکن است در فرآیند الکترولیز اختلال ایجاد کنند و به سلول های الکتروشیمیایی آسیب برسانند. باید از آنها اجتناب کرد. رزین‌های تبادل یونی و/یا فناوری‌های اسمز معکوس می‌توانند بیشتر یون‌های موجود در آب لوله‌کشی را حذف کنند و آب را برای این کاربرد مناسب کنند.

ذرات
ذرات ممکن است روی خطوط و غشاها رسوب کنند، به سلول های الکتروشیمیایی آسیب رسانده و در عملکرد دستگاه اختلال ایجاد کنند.

ارگانیک
بارهای بالای آلی به طور بالقوه می تواند رسوباتی را روی سطح الکترودها ایجاد کند یا پوششی روی غشاها ایجاد کند و در نتیجه بر جریان محلی تأثیر بگذارد. علاوه بر این، ترکیبات آلی می توانند به عنوان مواد مغذی توسط باکتری ها مورد استفاده قرار گیرند، بنابراین باید به حداقل برسد.

باکتری ها
برای جلوگیری از تشکیل بیوفیلم در داخل ابزار، سطح باکتری ها باید به حداقل برسد. با کنترل سطح مواد آلی موجود در آب می توان سطح باکتری ها را به حداقل رساند. همچنین ممکن است از فیلتراسیون استفاده شود.

کاربران ژنراتورهای هیدروژنی باید توصیه های سازنده را در مورد کیفیت آب مورد نیاز برای ابزار خود دنبال کنند. کیفیت آب برای عملکرد بهینه ژنراتورهای هیدروژن مهم است و برخی از ابزارها دارای کنتورهای مقاومت یا رسانایی داخلی هستند تا از آسیب دیدن دستگاه به دلیل کیفیت نامناسب آب جلوگیری کنند. معمولاً آب تازه تصفیه شده با مقاومت 1 MΩ.cm یا بالاتر توصیه می شود.

تولید هیدروژن از طریق ژنراتورهای هیدروژن به عنوان یکی از گزینه های کلیدی برای ذخیره انرژی از آب و سوخت های فسیلی در حال ظهور است. گاز هیدروژن در حال حاضر در تعداد کمی از خودروها به عنوان سوخت بدون آلودگی استفاده می شود و گازی که از آب تولید می شود و محصول جانبی احتراق آن آب است. بنابراین، تولید هیدروژن احتمالا نقش مهمی در مقابله با چالش‌های حیاتی انرژی ایفا می‌کند.
در حال حاضر این فناوری در کاربردهای مختلفی مانند پیل سوختی، پردازش شیمیایی، پالایش، بازیافت نفت و غیره نیز استفاده می شود.

تحقیق و توسعه مداوم باعث نوآوری ژنراتورهای هیدروژنی شده است که در مقایسه با سیلندرهای فشار بالا برای کاربردهای نهایی، وسیله ای امن تر، سبزتر، کارآمدتر و مقرون به صرفه تر برای تولید گاز هیدروژن بر اساس تقاضا هستند.

جزء اصلی یک ژنراتور هیدروژن سلول الکترولیزر آن است که شامل دو الکترود یعنی یک آند و یک کاتد است. هر دو الکترود توسط غشای تبادل یونی از هم جدا می شوند. یک کاتالیزور پلاتین در الکترودها برای انجام فرآیند الکترولیز استفاده می شود. آمونیاک مایع ماده خام مورد استفاده در مولد هیدروژن است. پس از تبخیر، کاتالیزور نیکل فعال در دیگ تجزیه نصب می شود. هنگامی که تبادل حرارت انجام شد، گاز تجزیه شده خنک می شود، گاز آمونیاک از گرما بازیابی می شود و برای تجزیه وارد دیگ تجزیه می شود. گاز مخلوطی تولید می‌شود که معمولاً وارد سیستم تصفیه گاز می‌شود تا از شر رطوبت و سایر ناخالصی‌ها خلاص شود. به این ترتیب هیدروژن تولید می شود.

اگرچه ذخیره‌سازی انرژی هیدروژن به دلیل چگالی بالاتر از سوخت‌های فسیلی گران‌تر است، افزایش آگاهی مردم در سراسر جهان در مورد وسایل نقلیه سازگار با محیط‌زیست و آلایندگی صفر، تقاضای هیدروژن را افزایش می‌دهد. منطقه آسیا و اقیانوسیه در حال حاضر بالاترین سهم بازار را به خود اختصاص داده است که دلیل آن عوامل زیادی مانند افزایش تقاضا برای پیل سوختی در صنعت خودروسازی، افزایش تقاضا برای انواع کودهای آمونیاکی و غیره است.

همچنین تعطیلی موقت تاسیسات تولید تا حدی مانع از رشد بازار مولد هیدروژن شد. از سوی دیگر، تقاضا برای انرژی مداوم در بیمارستان‌ها، به‌ویژه در دوره اولیه همه‌گیری، تقاضا برای سلول‌های سوختی هیدروژنی را افزایش داده است و در نتیجه بازار ژنراتورهای هیدروژنی را تحت تاثیر قرار داده است.

علاوه بر این، نیاز به مواد خام شیمیایی متعدد در چندین صنعت، فرصت‌های سودآوری را برای رشد صنعت تولیدکننده هیدروژن فراهم می‌کند. توسعه سریع فناوری ها و بهره وری الکتریکی ژنراتورهای هیدروژنی چشم اندازهای بزرگ و رشد تصاعدی را در آینده نزدیک به بازار خواهد آورد.

مولد هیدروژن وسیله ای است که برای تولید گاز هیدروژن (H2) استفاده می شود و اصل کار آن بر اساس واکنش آب الکترولیتی است. اصول کار و عملکرد مولد هیدروژن به شرح زیر است:

اصل کار
اصل کار یک مولد هیدروژن عمدتاً شامل واکنش الکترولیز آب است. معمولاً آب (H2O) از هیدروژن (H2) و اکسیژن (O2) تشکیل شده است، در حالی که فرآیند الکترولیز آب آن را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می کند. معادله واکنش ویژه به شرح زیر است:

2H2O (liquid) ->2H2 (گاز) + O2 (گاز)
در یک ژنراتور هیدروژن، یک سلول الکترولیتی به طور کلی استفاده می شود که شامل دو الکترود است: یک آند و یک کاتد. این دو الکترود در یک محلول الکترولیت، معمولا یک محلول قلیایی (مانند هیدروکسید سدیم) یا اسیدی (مانند اسید سولفوریک) غوطه ور می شوند.
هنگامی که یک منبع تغذیه خارجی (معمولا یک منبع تغذیه DC) به الکترودهای سلول الکترولیتی متصل می شود، دو واکنش زیر رخ می دهد:

روی کاتد، مولکول‌های آب (H2O) الکترون دریافت می‌کنند و به گاز هیدروژن (H2) کاهش می‌یابند.
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (گاز) +2 یون هیدروکسید (2OH -)
روی آند، مولکول‌های آب الکترون‌های خود را از دست می‌دهند و اکسیژن (O2) آزاد می‌شود:
2H2O (liquid) ->O2 (گاز) +4 یون هیدروژن (4H+)+4 الکترون
این واکنش ها آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می کنند که از خروجی گاز در سلول الکترولیز تخلیه می شود، در حالی که اکسیژن از خروجی گاز در سلول الکترولیز تخلیه می شود.

تابع
وظیفه اصلی یک مولد هیدروژن تولید گاز هیدروژن با خلوص بالا است. طیف گسترده ای از کاربردها در آزمایشگاه ها و کاربردهای صنعتی مختلف، از جمله اما نه محدود به موارد زیر است:
کاربردهای آزمایشگاهی: برای آزمایشات شیمیایی در آزمایشگاه، آماده سازی نمونه و به عنوان یک عامل کاهنده در محفظه واکنش استفاده می شود.

کاربردهای صنعتی: در فرآیندهای صنعتی مانند جوشکاری فلزات، ساخت نیمه هادی، تولید مواد شیمیایی و غیره استفاده می شود. هیدروژن همچنین به عنوان سوخت پیل سوختی و خودروهای هیدروژنی استفاده می شود.

ذخیره انرژی: هیدروژن یکی از اشکال ذخیره انرژی تجدیدپذیر در نظر گرفته می شود و از ژنراتورهای هیدروژنی برای تبدیل انرژی الکتریکی به هیدروژن برای تولید برق در مواقع نیاز استفاده می شود.

آزمایشگاه و تحقیقات: در زمینه آزمایشگاهی و تحقیقاتی می توان از هیدروژن برای مطالعه خواص شیمیایی هیدروژن، فناوری انرژی هیدروژن و زمینه های تحقیقاتی مرتبط استفاده کرد.

رطوبت
ژنراتورهای هیدروژن برای تولید هیدروژن به آب و برق متکی هستند. ژنراتور هیدروژن از الکتریسیته برای جداسازی اکسیژن و هیدروژن استفاده می کند و سپس از یک طرف اکسیژن و از طرف دیگر هیدروژن منتشر می کند.
از آنجایی که از آب استفاده می کند، رطوبت زیادی در داخل ژنراتور وجود دارد که می تواند منبع سر و صدا در حین تحقیق و توسعه باشد که یکی از موانعی است که باید بر آن غلبه می کردیم.
ژنراتور هیدروژن دارای دو ستون از مواد جاذب است که هدف آنها کاهش رطوبت است. رطوبت بسیار کم است، اما از آنجایی که حسگرهای ما به سطوح رطوبت بسیار حساس هستند، ما به راهی برای کاهش بیشتر این سطح نیاز داشتیم.
ما این موضوع را در طول کنفرانس مطرح کردیم و یکی از دیدگاه‌هایی که جمع‌آوری کردیم این بود که امکان استفاده بیشتر از این تله‌های رطوبت وجود دارد. جالب اینجاست که این ستون ها را می توان خشک کرد و مجدداً استفاده کرد، اگر مطمئن هستید که می توانید آن را به خوبی آب بندی کنید تا نشتی نداشته باشد.

فشار
هنگام کار با ژنراتور هیدروژن، همچنین برای ما مهم بود که یاد بگیریم که ژنراتور هیدروژن خاصی که استفاده می‌کنیم می‌تواند فشاری تا 5 بار را تحمل کند. یکی از نیازهای ما پر کردن سیلندرهای کوچک با H2 با فشاری بالاتر از سطح اتمسفر است. برای پر کردن این سیلندرها باید فشار منبع H2 بیشتر از فشار هدف باشد.

جریان
ما آموختیم که برای مدل ژنراتور هیدروژن خاصی که استفاده می کنیم، مورد استفاده مورد نظر آن این است که بخشی از GC باشد که در آن هیدروژن به عنوان حامل گاز استفاده می شود. از آنجایی که GC به جریان‌های کمتری نیاز دارد، ژنراتور نمی‌تواند نرخ جریانی را که ما وارد کرده‌ایم تحمل کند و به همین دلیل مشکلاتی را ایجاد می‌کند.
استفاده از سطح جریان کوچکتر ایمن تر است. ژنراتور H2 همچنین دارای پروتکل های حفاظتی است که به طور خودکار بررسی می کند که آیا هیدروژن مصرف شده است (بر اساس مقداری مقاومت جریان) تا هیدروژن در آزمایشگاه پخش نشود.

محصولات در تمام مناطق چین به فروش می رسد و به کشورهای سراسر جهان صادر می شود. آنها در بیش از 20 کشور و منطقه از جمله ایالات متحده، آلمان، مراکش، کنیا، عربستان سعودی، ویتنام، الجزایر، هند، تانزانیا و تایوان فروخته شده اند. با موفقیت شرکت های معروفی مانند هوافضای چین، پتروچاینا، گروه هسته ای چین، بی وای دی، جیولی تخصصی، تونی الکترونیک، گروه انرژی ژنگ و سایر شرکت های معروف را ارائه کرد. بسیاری از ایستگاه های هیدروژن هیدروژن هیدروژن سبز مانند Wulanchabu، Haikou، Hainan، Hainan Haikou، Yunnan Kunming و غیره پروژه های سبز و هیدروژن سازی را ارائه می دهند.