氢气纯化系统是碱性电解水制氢系统的“肝脏”,我们都知道肝脏是身体内以代谢功能为主的一个器官,在身体里面扮演着去氧化、解毒等功能,而氢气纯化系统正是去除从电解槽制出的氢气中的氧、水、机械杂质及尘粒等杂质。

在电解水时,因为隔膜不能完全隔绝氢气和氧气相互渗透,同时由于电解液不断循环,分离器中,氢气、氧气和电解液很难达到完全分离,所以电解水制得的氢气里含有杂质氧。又由于制氢过程是气液共存的,所以氢气中还存在饱和含水量。因此氢气纯化主要有脱氧和干燥两个步骤。

氢气纯化系统的

设备及工作原理

01

脱氧器

氢 1008 | 电解水制氢系统的“肝脏”——纯化系统

在实际生产中,脱氧一般是利用催化剂(俗名触媒)使氢和存在于气体中的杂质氧发生化学反应而生成水,从而达到除掉杂质氧的目的。化合生成的水以气态形式随氢气流出脱氧器,在随后的氢气冷却器中冷凝,在气水分离器中过滤并被排出系统。

脱氧器通常做成直立圆筒形,脱氧催化剂通常是由具有高脱氧活性的金属(如钯、铂、银、镍-铬、铜等)负载在多孔性物质上(如硅藻土、活性氧化铝、分子筛、半导体粉末等)制成的。

02

干燥器

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原料氢气经过上述脱氧步骤后,夹带着水分,这时就需要干燥器进行变温吸附干燥。其原理是利用吸水性能优良的吸附剂(如活性氧化铝、硅胶、分子筛等)在常温(或低温)下吸附气体中的水分,当吸附剂吸附的水分接近饱和时,采用升高温度的方法使水分从吸附剂中解吸出来(即吸附剂的再生),从而实现循环工作。

因此一套纯化装置中至少包含两台干燥器,一台工作时另一台再生,才能保证连续不断的生产露点稳定的氢气。

干燥时通常用分子筛作为吸附剂,干燥后氢气的露点可达到-70℃以下。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物,经脱水后内部形成了许多大小相同的空腔,具有极大的表面积。能把形状直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,故称为分子筛。水是极性很强的分子,分子筛对水有强烈的亲和力。

03

冷却器

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从脱氧器出来的气体进入冷却器,由于冷却器表面与气体间存在温差,根据传热学原理气体的热量会由冷却器表面传给管里面的冷媒,从而降低气体的温度。当冷却器表面温度比被处理气体的露点温度低的时候,气体里面的水蒸气就会被凝结从而起到冷却去湿的作用。

此外氢气纯化系统还有气水分离器、过滤器、积液器、水封、阻火器等装置。纯化后的氢气达到标准后,就可以通过氢气压缩机储存或送往用户端了。

原文始发于微信公众号(华能川氢):氢 1008 | 电解水制氢系统的“肝脏”——纯化系统

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作者 808, ab