水素発生装置

水素発生器は、水の電解を利用して高純度の水素を継続的に供給します。 最適なパフォーマンスを得るには水の純度が重要です。

次の汚染物質は避けてください。
イオン
水中に存在するイオンは電気分解プロセスを妨げ、電気化学セルを損傷する可能性があります。 それらは避けるべきです。 イオン交換樹脂および/または逆浸透技術は、水道水に存在するイオンの大部分を除去できるため、水をこの用途に適したものにします。

粒子
粒子がラインや膜に堆積し、電気化学セルに損傷を与え、機器の機能を妨げる可能性があります。

オーガニック
有機物の負荷が高いと、電極の表面に堆積物が生成されたり、膜にコーティングが形成されたりする可能性があり、その結果、局所電流に影響を与える可能性があります。 さらに、有機化合物は細菌によって栄養分として利用される可能性があるため、最小限に抑える必要があります。

細菌
機器内部でのバイオフィルムの形成を防ぐために、細菌レベルを最小限に抑える必要があります。 水中に存在する有機物のレベルを制御することで、細菌のレベルを最小限に抑えることができます。 濾過を使用することもできる。

水素発生器のユーザーは、機器に必要な水質に関するメーカーの推奨事項に従う必要があります。 水質は水素発生装置の最適な動作にとって重要であり、不適切な水質による装置の損傷を防ぐために、一部の装置には抵抗率または導電率計が組み込まれています。 通常、抵抗率が 1 MΩ.cm 以上の新鮮な精製水が推奨されます。

水素発生装置による水素の製造は、水と化石燃料からエネルギーを貯蔵するための重要な選択肢の 1 つとして浮上しています。 水素ガスは現在、水から生成され、その燃焼の副産物として水が生成される無公害燃料として、ほとんどの車両で使用されています。 したがって、水素製造は、重要なエネルギー課題への取り組みにおいて重要な役割を果たす可能性があります。
現在、この技術は燃料電池、化学処理、精製、石油回収などのさまざまな用途にも使用されています。

継続的な研究開発により、最終用途向けの高圧シリンダーよりも安全、環境に優しく、効率的でコスト効率の高いオンデマンド水素ガス生成手段である水素発生装置の革新がもたらされました。

水素発生装置の主なコンポーネントは、2 つの電極、つまりアノードとカソードを含む電解セルです。 両方の電極はイオン交換膜によって分離されています。 電気分解プロセスを実行するために電極で白金触媒が使用されます。 液体アンモニアは水素発生装置の原料です。 気化後、活性化ニッケル触媒を分解ボイラーに設置します。 熱交換が完了すると、分解ガスは冷却され、熱からアンモニアガスが回収され、分解ボイラーに入り分解されます。 混合ガスが生成され、通常はガス精製システムに入り、水分やその他の不純物が除去されます。 このようにして、水素が生成される。

水素エネルギー貯蔵は密度が高いため化石燃料より高価ですが、環境に優しいゼロエミッション車に対する世界中の人々の意識の高まりにより、水素の需要が高まっています。 アジア太平洋地域は、自動車産業における燃料電池の需要の急増や、各種アンモニア肥料の需要の増加などの多くの要因により、現在、最高の市場シェアを保持しています。

また、生産施設の一時閉鎖により、水素生成装置市場の成長がある程度妨げられました。 一方で、特にパンデミックの初期において、病院での継続的なエネルギーの需要が水素燃料電池の需要を押し上げ、それによって水素発生装置市場にプラスの影響を与えました。

さらに、いくつかの産業における多数の化学原料の需要は、水素生成産業の成長に有利な機会をもたらします。 水素発生装置の技術と電気効率の急速な発展により、近い将来、市場は大きな期待と指数関数的な成長を遂げるでしょう。

水素発生装置は、電解水の反応を原理として水素ガス（H2）を発生させる装置です。 水素発生器の動作原理と機能は次のとおりです。

動作原理
水素発生装置の動作原理は主に水の電気分解反応です。 通常、水（H2O）は水素（H2）と酸素（O2）から構成されていますが、水を電気分解すると水素と酸素に分解されます。 具体的な反応式は以下の通りです。

2H2O (liquid) ->2H2(ガス)+O2(ガス)
水素発生装置では、通常、アノードとカソードの 2 つの電極を備えた電解槽が使用されます。 これら 2 つの電極は、通常はアルカリ性 (水酸化ナトリウムなど) または酸性 (硫酸など) の電解液に浸されます。
外部電源 (通常は DC 電源) が電解槽の電極に接続されると、次の 2 つの反応が発生します。

カソードでは、水分子 (H2O) が電子を受け取り、水素ガス (H2) に還元されます。
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (ガス)+2 水酸化物イオン (2OH -)
アノードでは、水分子が電子を失い、酸素 (O2) が放出されます。
2H2O (liquid) ->O2 (ガス)+4 水素イオン (4H+)+4 電子
これらの反応により、水は水素と酸素に分解され、それらは電解セルのガス出口から排出され、酸素は電解セルのガス出口から排出されます。

関数
水素発生装置の主な機能は、高純度の水素ガスを生成することです。 以下を含むがこれらに限定されない、さまざまな研究室や産業用途で幅広い用途があります。
実験室での用途: 実験室での化学実験、サンプル前処理、および反応チャンバーでの還元剤として使用されます。

産業用途：金属溶接、半導体製造、化学製造などの工業プロセスで使用されます。水素は、燃料電池や水素自動車の燃料としても使用されます。

エネルギー貯蔵: 水素は再生可能エネルギーの貯蔵形態の 1 つと考えられており、必要なときに電気エネルギーを水素に変換して発電するために水素発生装置が使用されます。

実験室と研究: 実験室と研究分野では、水素の化学的性質、水素エネルギー技術、および関連する研究分野を研究するために水素を使用できます。

湿度
水素発生装置は、水と電気を利用して水素を製造します。 水素発生装置は電気を使って酸素と水素を分離し、一方から酸素を、もう一方から水素を放出します。
水を使用するため、発電機内には湿気が多く、研究開発時の騒音源となることが課題の一つでした。
水素発生器には、湿度を下げることを目的とした 2 つの吸収材の柱があります。 湿度は非常に低いですが、センサーは湿度レベルに非常に敏感であるため、このレベルをさらに下げる方法が必要でした。
私たちはカンファレンス中にこの問題を提起し、収集した洞察の 1 つは、これらの湿気トラップをもっと使用できるということでした。 興味深いことに、漏れがないように十分に密封できる自信がある場合、これらのカラムは乾燥させて再利用できます。

プレッシャー
水素発生器を取り扱うときは、使用している特定の水素発生器が最大 5 bar の圧力に耐えられることを知ることも重要でした。 私たちのニーズの 1 つは、小さなシリンダーに大気圧よりも高い圧力の H2 を充填することです。 これらのシリンダーを満たすには、H2 ソースの圧力を目標圧力よりも高くする必要があります。

流れ
私たちが使用する特定の水素発生器モデルの意図されたユースケースは、水素がガスキャリアとして使用される GC の一部であることを学びました。 GC はより低い流量を必要とするため、ジェネレーターは入力した流量を処理できず、それが問題を引き起こしていました。
流量レベルが小さいほど安全に使用できます。 H2 発生器には、水素が研究室に拡散しないように、水素の消費があるかどうか (流れの抵抗に基づいて) を自動的にチェックする保護プロトコルも備えています。

製品は中国のすべての地域で販売され、世界各国に輸出されています。 アメリカ、ドイツ、モロッコ、ケニア、サウジアラビア、ベトナム、アルジェリア、インド、タンザニア、台湾など20以上の国と地域で販売されています。 中国航天、ペトロチャイナ、中国核集団、BYD、九里専門、トニーエレクトロニクス、鄭能源集団などの有名企業への提供に成功。 烏蘭堡、海口、海南、海南海口、雲南昆明などの多くのグリーン水素水素化ステーションがあり、グリーン水素製造プロジェクトを提供しています。