京能山西京玉电厂制氢系统培训课件PPT资料.pptx

1、表等。制制氢氢系系统统工工艺艺流程流程 电解制解制氢装置可分装置可分为十个子系十个子系统，其中包括：，其中包括：气系气系统、氧气系、氧气系统、碱液循、碱液循环系系统、气体排空系、气体排空系统、补水系水系统、冷却水系、冷却水系统、排、排污系系统、储氢系系统、充、充氢系系统、除、除盐水箱水箱补水系水系统。京玉京玉电厂制厂制氢系系统工工艺流程流程图京玉京玉京玉京玉电电厂制厂制厂制厂制氢氢站站站站储氢储氢工工工工艺艺流程流程流程流程图图京玉京玉京玉京玉电电厂制厂制厂制厂制氢氢站冷却系站冷却系站冷却系站冷却系统统工工工工艺艺流程流程流程流程图图水水电解制解制氢原理：原理：一、一、氢气的性气的性质：氢气是

2、无色、无臭、无味和无毒的可燃气体，它同氮气、气是无色、无臭、无味和无毒的可燃气体，它同氮气、氩气、气、甲甲烷等气体一等气体一样都是窒息气，都是窒息气，扩散性散性强，还原性原性强，导热系数系数高。高。氢气是一种易燃、易爆气体，在空气中的爆炸极限：上限气是一种易燃、易爆气体，在空气中的爆炸极限：上限75.5%，下限，下限4%。在。在纯氧中的爆炸极限：上限氧中的爆炸极限：上限94%，下限，下限4%.氢气气的着火性能随着温度和的着火性能随着温度和压力的不同而力的不同而变化。化。爆炸条件：1.在爆炸的范在爆炸的范围内内 2.有有热源及明火点源及明火点制制氢系系统工作原理工作原理氢氢气的用途气的用途气的用

3、途气的用途氢气广泛用于气广泛用于电力、化学、冶金、力、化学、冶金、电子等工子等工业部部门在电力工业中，氢气可作为汽轮发电机的制冷却剂，导热系数高。在化学化工方面，氢时合成品、氯化氢、有机合成的氢化反应，和油脂硬化等原料。在冶金工业中，氢气的使用颇为广泛，在有色金属-钨、钛等生产和加工中，使用高纯度的氢气作为还原气。氢气的优点：便于存储和运输，对环境无污染，被誉为“清洁”的新能源。氢氢气制取方法气制取方法气制取方法气制取方法1、水、水电解：解：设备体体积小、流程小、流程简单、纯度高、度高、杂质少少 且无且无污染，但能耗高，染，但能耗高，产量小。量小。2、氨分解：、氨分解：产气量大，但气量大，但纯

4、度低。度低。3、甲醇、天然气解列：能耗低，、甲醇、天然气解列：能耗低，产量大，量大，杂质复复杂，不易分离。不易分离。4、电解率：任何物解率：任何物质在在电解解过程中，在数量上的程中，在数量上的变化化 都是服从法拉第定律。都是服从法拉第定律。电解解时，在，在电极上析出的物极上析出的物资数量，与通数量，与通过溶解的溶解的 电流流强度和通度和通电时间成正比，也就是成正比，也就是说与通与通过溶解溶解 的的电量成正比。量成正比。G=KeIt G化学反化学反应生物量生物量 I通通过电流流T通通过时间Ke电化当量化当量 水的水的水的水的电电解解解解水的水的电离平衡式：离平衡式：水存在下面的水存在下面的电离平

5、衡离平衡:H2O=H+OH 将一将一对电极插入水中，通以极插入水中，通以电流，流，氢离子逐离子逐渐向阴极移向阴极移动，在阴极上取得，在阴极上取得电子被子被还原原为 H2。Na+或或 K+离子在离子在电解液的解液的浓度下，其析出要比度下，其析出要比氢析出析出电位位负的多的多，因此阴极上，因此阴极上H+先放先放电，析出，析出氢。OH一一逐逐渐移向阳极，阳极失去移向阳极，阳极失去电子而被氧化子而被氧化为O2。纯水是极弱的水是极弱的电解解质，H+及及OH一一离子离子浓度极少，在度极少，在 2525时，OH=1 107M可以可以说纯水几乎是不水几乎是不导电的。所以在水的。所以在水电解解时必必须加加入其它

6、的入其它的强电解解质，如，如 Na0H 或或 KOH，以增以增强导电能力。能力。此此时：阳极反阳极反应：44OH一一44e=2 H2O+O2阴极反阴极反应：44H2O+4e =2 H2 +4 OH总反反应22H2O =2 H2 +O2 从反从反应方程式得出：方程式得出：（1 1）水）水电解解时，产生一份氧气和两份生一份氧气和两份氢气。气。（2 2）加入）加入KOH或或NaOH只起只起导电作用，在作用，在电解解过程程中不被消耗。中不被消耗。电电解槽分解槽分解槽分解槽分类类：1、单极性极性电解槽解槽：单极电解槽是由外部并联若干个电解槽组成的。而单元电解槽由若干个彼此交替的、彼此平行的阳极版和阴极版

7、组成。对于一个电极而言只能做阳极或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。2 2、双极性、双极性压滤式式电解槽：解槽：双极性双极性电解槽的极板也是垂直的，互相平行排列，解槽的极板也是垂直的，互相平行排列，电流只从一端极板流只从一端极板导入，通入，通过电极极经电解液，解液，传到下个到下个一一块极板，由另一端极板极板，由另一端极板输出。出。每个每个电极板即极板即产生生氢，又，又产生氧，每个生氧，每个电极既是阳极极既是阳极又是阴极。它使用有又是阴极。它使用有绝缘边的隔膜作的隔膜作为电解小室的中解小室的中间层，这样具有具有压滤机的机的结构，所以称双极性构，所以称双极性压力式力式电解槽。双极性

8、水解槽。双极性水电解槽中的每解槽中的每块极板都极板都传导总的的电流。槽内流。槽内电压决定于相决定于相邻两两电极的极的电位差。位差。电解槽的解槽的总电压为各个小室各个小室电压之和。之和。工人在工人在工人在工人在组组装装装装电电解槽解槽解槽解槽串串联式：式：电流小、流小、电压大。大。并并并并联联式：电电流大、流大、流大、流大、电压电压小小小小 中中中中间间接正极，两端接地，本厂使用接正极，两端接地，本厂使用接正极，两端接地，本厂使用接正极，两端接地，本厂使用这这种方式的种方式的种方式的种方式的电电解槽，解槽，解槽，解槽，电电解解解解槽放在框架上，若用串槽放在框架上，若用串槽放在框架上，若用串槽放在

9、框架上，若用串联联式，会与框架形成回路，式，会与框架形成回路，式，会与框架形成回路，式，会与框架形成回路，产产生生生生电电流流流流，而并，而并，而并，而并联联式由于两端接地，消除了式由于两端接地，消除了式由于两端接地，消除了式由于两端接地，消除了这这种种种种隐隐患。患。外部外部外部外部结结构：构：我厂我厂电解槽解槽为并并联双极性双极性压滤式式结构，由螺栓和两构，由螺栓和两块端端压板板把极板把极板夹在一起，呈在一起，呈圆柱体柱体结构。构。（1 1）大螺栓、大螺母、）大螺栓、大螺母、弹簧簧导套、蝶形套、蝶形弹簧等用来将各小簧等用来将各小室室间的的垫片片压紧，使槽体能承受内，使槽体能承受内压，保，保

10、证槽体不漏。必槽体不漏。必须使各螺栓承受有一定的使各螺栓承受有一定的预紧力，而且各螺栓受力要均匀。力，而且各螺栓受力要均匀。（2 2）端）端压板：两端的端板：两端的端压板的作用是承受板的作用是承受电解槽的内部解槽的内部压力及力及密封密封垫片的密封片的密封压力。足力。足够的厚度，的厚度，电解槽在解槽在1.53.21.53.2MPa 压力下工作，承受的力下工作，承受的压力很大，因此要有足力很大，因此要有足够的厚度，以免的厚度，以免变形并保形并保证槽体的密封性。槽体的密封性。（3 3）输电板：板：电解槽的中解槽的中间极板和左右端极板上都极板和左右端极板上都焊有有输电板。板。中中间极板接直流极板接直流

11、输出正极，两个端极板接直流出正极，两个端极板接直流输出出负极。极。一般工一般工业上用的上用的电解槽也可采用串解槽也可采用串联型式，即一端型式，即一端为正极，正极，另一端另一端为负极。正极。正负端极板与端端极板与端压板板间有良好的有良好的绝缘。内部内部内部内部结结构：（1 1）极板：极板是由主极板和极框）极板：极板是由主极板和极框焊接后接后镀镍而成。而成。镍是非是非消耗性消耗性电极，在碱液里不会被腐极，在碱液里不会被腐蚀。极板上的乳。极板上的乳头起支承起支承副极网、隔膜布和副极网、隔膜布和输电的作用。的作用。（2 2）阴副极网：用）阴副极网：用纯镍丝编织而成的，又用等离子而成的，又用等离子喷涂法

12、涂涂法涂上活化上活化层，使用前要用，使用前要用稀碱液稀碱液进行活化行活化处理。理。电化学反化学反应时，在其表面上，在其表面上产生生氢气。（3 3）阳副极网：与阴副极网相同，）阳副极网：与阴副极网相同，电化学反化学反应时，在其表面，在其表面上上产生氧气。生氧气。（4 4）隔膜：）隔膜：现行工行工业水水电解槽通常采用石棉布作解槽通常采用石棉布作为隔膜。隔隔膜。隔膜的作用是隔开膜的作用是隔开电解解时所所产生的生的氢、氧气体，而不阻止离、氧气体，而不阻止离子运子运动。石棉隔膜布在。石棉隔膜布在30%30%KOH溶液里溶液里长期使用期使用时其工作温度不得高于其工作温度不得高于9090。（5 5）绝缘密封

13、密封垫：绝缘密封密封垫即起即起绝缘作用，又起密封作用，作用，又起密封作用，它是采用特制的塑料模它是采用特制的塑料模压而成的，也可与石棉布模而成的，也可与石棉布模压在一起，在一起，是比是比较理想的密封材料。理想的密封材料。（6 6）压片：片：压片是用来保片是用来保护极板上的极板上的进液孔和出气孔的。当液孔和出气孔的。当垫片片压紧时，保，保证各通道不被密封各通道不被密封垫的塑料因填充而阻塞。的塑料因填充而阻塞。（7 7）电解槽内各种孔道的解槽内各种孔道的设置：水置：水电解后，各阳极小室生成解后，各阳极小室生成的氧气和碱液一起通的氧气和碱液一起通过出气孔出气孔经气体气体环道一同流出氧气出口道一同流出氧气出口管。各阴极室生成的管。各阴极室生成的氢气和碱液一同流出气和碱液一同流出氢气出口管。气出口管。（8 8）电解槽采用解槽采用对角角线循循环路径，各路