Wasserstoffgenerator

Wasserstoffgeneratoren nutzen die elektrolytische Dissoziation von Wasser, um eine kontinuierliche Versorgung mit hochreinem Wasserstoff zu erzeugen. Für ihre optimale Leistung ist die Reinheit des Wassers wichtig.

Folgende Schadstoffe sollten vermieden werden:
Ionen
Im Wasser vorhandene Ionen können den Elektrolyseprozess stören und die elektrochemischen Zellen beschädigen. Sie sollten vermieden werden. Ionenaustauscherharze und/oder Umkehrosmosetechnologien können die meisten im Leitungswasser vorhandenen Ionen entfernen, sodass Wasser für diese Anwendung geeignet ist.

Partikel
Partikel können sich auf Leitungen und Membranen ablagern, die elektrochemischen Zellen beschädigen und die Funktion des Gerätes beeinträchtigen.

Organische Produkte
Hohe Mengen an organischen Stoffen können möglicherweise zu Ablagerungen auf der Oberfläche der Elektroden oder zur Bildung einer Beschichtung auf den Membranen führen und somit den lokalen Strom beeinflussen. Darüber hinaus können organische Verbindungen von Bakterien als Nährstoffe genutzt werden und sollten daher auf ein Minimum beschränkt werden.

Bakterien
Der Bakteriengehalt sollte auf ein Minimum beschränkt werden, um die Bildung von Biofilm im Inneren des Instruments zu verhindern. Der Bakteriengehalt kann minimiert werden, indem der Gehalt an organischen Stoffen im Wasser kontrolliert wird. Es kann auch eine Filtration verwendet werden.

Benutzer von Wasserstoffgeneratoren sollten die Herstellerempfehlungen bezüglich der für ihre Instrumente erforderlichen Wasserqualität befolgen. Die Wasserqualität ist wichtig für den optimalen Betrieb von Wasserstoffgeneratoren. Einige Instrumente verfügen über eingebaute Widerstands- oder Leitfähigkeitsmessgeräte, um Schäden am Instrument aufgrund unzureichender Wasserqualität zu verhindern. Normalerweise wird frisch gereinigtes Wasser mit einem spezifischen Widerstand von 1 MΩ.cm oder mehr empfohlen.

Die Produktion von Wasserstoff durch Wasserstoffgeneratoren entwickelt sich zu einer der Schlüsseloptionen für die Speicherung von Energie aus Wasser und fossilen Brennstoffen. Wasserstoffgas wird heute in wenigen Fahrzeugen als schadstofffreier Kraftstoff verwendet, wobei das Gas aus Wasser erzeugt wird und als Nebenprodukt bei seiner Verbrennung Wasser entsteht. Daher dürfte die Wasserstoffproduktion eine wichtige Rolle bei der Bewältigung kritischer Energieherausforderungen spielen.
Mittlerweile wird diese Technologie auch in verschiedenen Anwendungen wie Brennstoffzellen, chemischer Verarbeitung, Raffinierung, Erdölrückgewinnung usw. eingesetzt.

Ständige Forschung und Entwicklung haben zur Innovation von Wasserstoffgeneratoren geführt, die eine sicherere, umweltfreundlichere, effizientere und kostengünstigere Möglichkeit zur bedarfsgerechten Erzeugung von Wasserstoffgas darstellen als Hochdruckzylinder für Endanwendungen.

Der Hauptbestandteil eines Wasserstoffgenerators ist seine Elektrolysezelle, die zwei Elektroden enthält, nämlich eine Anode und eine Kathode. Beide Elektroden sind durch die Ionenaustauschermembran getrennt. Zur Durchführung des Elektrolyseprozesses wird an den Elektroden ein Platinkatalysator eingesetzt. Flüssiges Ammoniak ist der Rohstoff, der im Wasserstoffgenerator verwendet wird. Nach der Verdampfung wird ein aktivierter Nickelkatalysator in den Zersetzungskessel eingebaut. Sobald der Wärmeaustausch abgeschlossen ist, kühlt das zersetzte Gas ab, das Ammoniakgas wird aus der Hitze zurückgewonnen und gelangt zur Zersetzung in den Zersetzungskessel. Es entsteht ein Gasgemisch, das normalerweise einem Gasreinigungssystem zugeführt wird, um Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen zu entfernen. Auf diese Weise entsteht Wasserstoff.

Auch wenn die Energiespeicherung von Wasserstoff aufgrund seiner höheren Dichte teurer ist als fossile Brennstoffe, steigert das wachsende Bewusstsein der Menschen auf der ganzen Welt für umweltfreundliche und emissionsfreie Fahrzeuge die Nachfrage nach Wasserstoff. Der asiatisch-pazifische Raum hält derzeit den höchsten Marktanteil, was auf viele Faktoren zurückzuführen ist, wie z. B. die steigende Nachfrage nach Brennstoffzellen in der Automobilindustrie, die steigende Nachfrage nach verschiedenen Ammoniakdüngern und mehr.

Darüber hinaus behinderte die vorübergehende Schließung von Produktionsanlagen das Wachstum des Marktes für Wasserstoffgeneratoren in gewissem Maße. Andererseits hat die Nachfrage nach kontinuierlicher Energie in Krankenhäusern, insbesondere in der Anfangsphase der Pandemie, die Nachfrage nach Wasserstoff-Brennstoffzellen erhöht und sich dadurch positiv auf den Markt für Wasserstoffgeneratoren ausgewirkt.

Darüber hinaus bietet der Bedarf an zahlreichen chemischen Rohstoffen in mehreren Industrien lukrative Möglichkeiten für das Wachstum der Wasserstoffgeneratorenindustrie. Die rasante Entwicklung der Technologien und der elektrischen Effizienz von Wasserstoffgeneratoren wird dem Markt in naher Zukunft enorme Aussichten und ein exponentielles Wachstum bescheren

Ein Wasserstoffgenerator ist ein Gerät zur Erzeugung von Wasserstoffgas (H2), dessen Funktionsprinzip auf der Reaktion von elektrolytischem Wasser basiert. Das Folgende ist das Funktionsprinzip und die Funktion des Wasserstoffgenerators:

Arbeitsprinzip
Das Funktionsprinzip eines Wasserstoffgenerators besteht hauptsächlich aus einer Wasserelektrolysereaktion. Normalerweise besteht Wasser (H2O) aus Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2), während der Prozess der Elektrolyse von Wasser es in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Die spezifische Reaktionsgleichung lautet wie folgt:

2H2O (liquid) ->2H2 (Gas)+O2 (Gas)
In einem Wasserstoffgenerator wird im Allgemeinen eine Elektrolysezelle verwendet, die zwei Elektroden umfasst: eine Anode und eine Kathode. Diese beiden Elektroden werden in eine Elektrolytlösung eingetaucht, üblicherweise eine alkalische (z. B. Natriumhydroxid) oder saure (z. B. Schwefelsäure) Lösung.
Wenn eine externe Stromquelle (normalerweise eine Gleichstromquelle) an die Elektroden der Elektrolysezelle angeschlossen wird, treten die folgenden zwei Reaktionen auf:

An der Kathode nehmen Wassermoleküle (H2O) Elektronen auf und werden zu Wasserstoffgas (H2) reduziert.
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (Gas)+2 Hydroxidionen (2OH -)
An der Anode geben Wassermoleküle Elektronen ab und es wird Sauerstoff (O2) freigesetzt:
2H2O (liquid) ->O2 (Gas)+4 Wasserstoffionen (4H+)+4 Elektronen
Bei diesen Reaktionen wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, die über den Gasauslass in der Elektrolysezelle abgegeben werden, während Sauerstoff über den Gasauslass in der Elektrolysezelle abgegeben wird.

Funktion
Die Hauptfunktion eines Wasserstoffgenerators besteht darin, hochreines Wasserstoffgas zu erzeugen. Es verfügt über ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Labors und industriellen Anwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:
Laboranwendungen: Wird für chemische Experimente im Labor, zur Probenvorbereitung und als Reduktionsmittel in der Reaktionskammer verwendet.

Industrielle Anwendungen: Wird in industriellen Prozessen wie Metallschweißen, Halbleiterfertigung, chemischer Produktion usw. verwendet. Wasserstoff wird auch als Brennstoff für Brennstoffzellen und Wasserstofffahrzeuge verwendet.

Energiespeicherung: Wasserstoff gilt als eine der Speicherformen erneuerbarer Energien, und Wasserstoffgeneratoren werden verwendet, um elektrische Energie in Wasserstoff umzuwandeln, um bei Bedarf Strom zu erzeugen.

Labor und Forschung: Im Labor- und Forschungsbereich kann Wasserstoff zur Untersuchung der chemischen Eigenschaften von Wasserstoff, der Wasserstoffenergietechnologie und verwandter Forschungsbereiche eingesetzt werden.

Feuchtigkeit
Wasserstoffgeneratoren sind zur Herstellung von Wasserstoff auf Wasser und Strom angewiesen. Der Wasserstoffgenerator nutzt Strom, um Sauerstoff und Wasserstoff zu trennen und gibt dann auf der einen Seite Sauerstoff und auf der anderen Seite Wasserstoff ab.
Da Wasser verwendet wird, herrscht im Inneren des Generators viel Feuchtigkeit, was während der Forschung und Entwicklung zu einer Lärmquelle führen kann, was eines der Hindernisse ist, die wir überwinden mussten.
Der Wasserstoffgenerator verfügt über zwei Säulen aus absorbierendem Material, die darauf abzielen, die Luftfeuchtigkeit zu reduzieren. Die Luftfeuchtigkeit ist sehr niedrig, aber da unsere Sensoren sehr empfindlich auf die Luftfeuchtigkeit reagieren, brauchten wir eine Möglichkeit, diese noch weiter zu senken.
Wir haben dieses Thema während der Konferenz angesprochen und eine der Erkenntnisse, die wir gewonnen haben, war, dass es möglich ist, mehr dieser Feuchtigkeitsfallen zu verwenden. Interessanterweise können diese Säulen getrocknet und wiederverwendet werden, wenn Sie sicher sind, dass Sie sie gut genug abdichten können, sodass kein Leck entsteht.

Druck
Beim Umgang mit dem Wasserstoffgenerator war es für uns außerdem wichtig zu erfahren, dass der von uns eingesetzte Wasserstoffgenerator einem Druck von bis zu 5 bar standhält. Eine unserer Anforderungen besteht darin, kleine Zylinder mit H2 bei einem Druck zu füllen, der über dem atmosphärischen Niveau liegt. Um diese Zylinder zu füllen, muss die H2-Quelle einen höheren Druck als den Zieldruck haben.

Fließen
Wir haben erfahren, dass der vorgesehene Anwendungsfall für das spezifische Wasserstoffgeneratormodell, das wir verwenden, darin besteht, Teil einer GC zu sein, bei der Wasserstoff als Gasträger verwendet wird. Da GC geringere Durchflussmengen erfordert, konnte der Generator die von uns eingegebene Durchflussmenge nicht verarbeiten und verursachte deshalb Probleme.
Eine kleinere Durchflussmenge ist sicherer zu verwenden. Der H2-Generator verfügt außerdem über Schutzprotokolle, die automatisch prüfen, ob Wasserstoff verbraucht wird (basierend auf einem gewissen Strömungswiderstand), damit sich der Wasserstoff nicht im Labor ausbreitet.

Die Produkte werden in allen Regionen Chinas verkauft und in Länder auf der ganzen Welt exportiert. Sie wurden in mehr als 20 Ländern und Regionen verkauft, darunter in den USA, Deutschland, Marokko, Kenia, Saudi-Arabien, Vietnam, Algerien, Indien, Tansania und Taiwan. Erfolgreich beliefert namhafte Unternehmen wie China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group und andere namhafte Unternehmen. Es gibt viele Wasserstoff-Hydrierstationen für grünen Wasserstoff wie Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming usw., die grüne und wasserstofferzeugende Projekte anbieten.