Електролиза воде за производњу Х2 и О2
Титанијумске аноде, кључни делови опреме за електролитски водоник и кисеоник, имају стабилан квалитет, еколошки су прихватљиви и немају секундарно загађење, мали препотенцијал, добар ефекат уштеде енергије и могу да уштеде 15-20% енергије. Постоје плочасти, мрежасти, цевни облици и делови специјалног облика.
1. Напредак истраживања производње водоника електролизом воде Производња водоника електролизом воде је важно средство за постизање индустријске и јефтине припреме Х2 и може произвести производе чистоће од 99% до 99,9%. Сваке године потрошња електричне енергије у мојој земљи за производњу водоника електролизом воде достиже више од (1,5×107) кВ·х. Када струја пролази између електрода, водоник се производи на катоди, кисеоник на аноди, а вода се електролизује [2]. Основни део опреме за производњу водоника за електролизу воде је електролитичка ћелија, а материјал електроде је кључ за електролитичку ћелију. Квалитет перформанси електроде у великој мери одређује напон ћелије и потрошњу енергије електролизе воде, и директно утиче на цену. Ефикасност обезбеђивања електричне енергије за разлагање воде за производњу водоника је генерално 75% до 85%. Процес је једноставан и без загађења, али је потрошња енергије велика, па је његова примена подложна одређеним ограничењима. Електролиза воде се врши у електролитичкој ћелији, која је напуњена електролитом и дијафрагмом подељена на анодну и катодну комору. Електроде се постављају у сваку комору. Пошто вода има веома ниску проводљивост, користи се водени раствор (концентрација од око 15%) са електролитом. Када струја пролази између електрода под одређеним напоном, водоник се производи на катоди, а кисеоник на аноди, чиме се постиже електролиза воде. Теоретски, платинасти метали су најидеалнији метали за електроде за електролизу воде, али у пракси се често користе никловане гвоздене електроде за смањење трошкова опреме и производње. Када се вода електролизује, формула реакције електроде је следећа [3]. У киселом раствору, катодна реакција: 4Х++4е=2Х2∏=0В Анодна реакција: 2Х2О =4Х++О2+4е∏ =1.23В У алкалном раствору, катодна реакција: 4Х2О +4е=2Х2+4ОХ∏=-0.828В Анодна реакција: 4ОХ-=2 Х2О+О2+4е∏=0.401В Као што се може видети из горње формуле, укупна реакција електролизе воде је следећа, било у киселом или алкалном раствору. 2Х2О=2Х2+О2 Теоретски напон разлагања воде нема никакве везе са пХ вредношћу, тако да се кисели или алкални раствори могу користити као електролити. Међутим, са становишта структуре електролитичке ћелије и избора материјала, употреба киселих раствора је склона разним грешкама. Због тога се алкални раствори сада користе у индустрији.
(1) Традиционална технологија алкалне електролизе Електролиза алкалне воде је тренутно уобичајена и зрела метода за припрему водоника. Овај метод не захтева високу опрему, а улагања су углавном концентрисана у опрему; произведени водоник је високе чистоће, али ефикасност није велика. Процес је такође релативно еколошки прихватљив и без загађења, али троши много електричне енергије и стога подлеже одређеним ограничењима. Притисак електролизе воде у индустрији је углавном између 1,65 и 2,2 В. Радни век материјала електроде и потрошња енергије електролизе воде су кључни фактори у процени квалитета електродних материјала за електролизу воде са алкалном водом. Када густина струје није велика, главни фактор утицаја је превелики потенцијал; када се густина струје повећа, препотенцијални и отпорни пад напона постају главни фактори потрошње енергије. У практичној примени, индустријске електроде треба да имају следеће карактеристике [3]: (1) велику површину; (2) висока проводљивост; (3) добра електрокаталитичка активност; (4) дугорочна механичка и хемијска стабилност; (5) падавине малих мехурића; (6) висока селективност; (7) лако се добија и има ниску цену; (8) безбедност. Електролиза воде често захтева већу густину струје (изнад 4000 А/м2), па су тачке 2 и 4 важније. Пошто висока проводљивост може да смањи губитак енергије изазван омском поларизацијом, висока стабилност обезбеђује дуг животни век материјала електрода. 1 и 3 су захтеви за смањење превеликог потенцијала еволуције водоника и кисеоника, а такође су важни индикатори за процену перформанси електрода.
(2) Чврсти полимерни електролит СПЕ технологија водене електролизе Пошто електролизер са течним као електролитом има ниску ефикасност, незгодан је за кретање и често захтева одржавање, људи активно траже нове електролите, што је подстакло развој и истраживање примене чврстог полимера електролит (СПЕ), познат и као мембрана за размену протона (ПЕМ). Тренутно, електролизер користи чврсту мембрану Нафион перфлуоросулфонске киселине као електролит. Електрода користи племените метале или њихове оксиде са високим каталитичким перформансама, који су направљени у облику праха са великом специфичном површином, а везани су и притиснути са обе стране Нафион мембране помоћу тефлона да би се формирала стабилна комбинација мембране и електроде.
(3) Процес електролизе високотемпературном паром Други метод производње водоника електролизом воде је електролиза на високој температури. Ово је метода изведена из чврстих оксидних горивних ћелија. Комора за електролизу генерално користи И2О3-стабилизован ЗрО2 као електролит. Што је температура виша, то је мањи отпор. Међутим, из перспективе отпорности материјала на топлоту, горња граница температуре је пожељно 1000 степени. Обично се као катода користи мешано синтеровано тело од никла и керамике, а као анода се користи проводни калцијум-титанијум композитни оксид.
2. Развој биолошке производње водоника Тема коришћења микроорганизама за производњу водоника проучавана је деценијама. Тридесетих година прошлог века пријављен је први извештај о бактеријској тамној ферментацији за производњу водоника. Касније, 1942. године, Гафрон и Рубин су известили да зелене алге користе светлосну енергију за производњу водоника, а 1949. Гест и Камен су открили фототрофне бактерије које производе водоник. Спруит је 1958. потврдио да алге могу произвести водоник директном фотолизом без потребе за фиксацијом угљен-диоксида. Хеали (1970) истраживање је показало да када је интензитет светлости превисок, процес производње водоника код Цхламидомонас моевсуии ће бити инхибиран због производње кисеоника. Током енергетске кризе 1970-их, рађена су многа истраживања о производњи биоводоника широм света. Тауер је 1976. године истакао да је тамну ферментацију тешко применити у стварној производњи јер може произвести само 4 мола водоника и 2 мола сирћетне киселине од највише 1 мол глукозе. Фототрофне бактерије могу у потпуности да претворе супстрате као што су органске киселине у водоник, тако да су од тада истраживања производње биоводоника у основи фокусирана на фотоферментацију. Почетком 1980-их, подршка обновљивој енергији у истраживачким и развојним програмима (Р&Д) широм света постепено је опадала. До раних 1990-их, еколошки проблеми су постајали све озбиљнији, а пажња људи била је усмерена на алтернативну енергију. Уз подршку истраживања и развоја производње биоводоника у Немачкој, Јапану и Сједињеним Државама, област алги које користе светлосну енергију за производњу водоника из воде је широко проучавана. Међутим, укупна ефикасност конверзије соларне енергије у овом процесу је и даље веома ниска. С друге стране, тамна ферментација и фототрофне бактерије могу произвести водоник из јефтиних супстрата или органског отпада. Пошто може да производи чисту енергију и третира органски отпад, владе САД и Јапана подржале су неколико дугорочних истраживачких програма. Очекује се да ће практична примена технологије производње биоводоника бити реализована средином 21. века. Прошло је више од пола века од открића микробне производње водоника, али производња биоводоника није примењена у пракси. Многи технички проблеми, као што су скрининг микроорганизама, дизајн реактора и оптимизација радних услова, остају да се реше, а пажња је посвећена и цени ове технологије. Економски гледано, технологија производње биоводоника не може да се такмичи са традиционалном хемијском технологијом производње водоника у блиској будућности. Међутим, из перспективе заштите животне средине, изгледи за производњу биоводоника биће веома широки. Производња биоводоника укључује: фотосинтетички систем производње биоводоника (познат и као систем за производњу водоника директном биофотолизом); систем за производњу биоводоника фотолизом (такође познат као систем производње водоника за индиректну биофотолизу); фотосинтетичке хетеротрофне бактерије реакција конверзије воденог гаса систем за производњу водоника; фотоферментациони систем производње биоводоника; систем за производњу биоводоника анаеробне ферментације (такође познат као систем производње биоводоника тамне ферментације); фотосинтеза-ферментација хибридни систем производње биоводоника; ин витро систем производње биоводоника хидрогеназе итд. Енергија водоника је чист и висококалорични извор енергије. Коришћење обновљивих водних ресурса у природи за производњу водоника је несумњиво пожељна метода за човечанство у будућности.
Након више од пола века истраживања, иако су производња водоника електролизом воде и технологија производње биоводоника постигле велики напредак, оне су још увек у основи у фази развоја и још увек нису стављене у практичну употребу. Различити ограничавајући фактори као што су ниска ефикасност конверзије соларне енергије, висока потрошња енергије за производњу водоника електролизом воде, инхибиција производа, радни услови, итд. чине стопу производње водоника у постојећим системима производње водоника недовољно високом или неекономичном, а многа друга уска грла су потребна да се даље пробија. У циљу даљег смањења трошкова производње и повећања ефикасности производње, припремићемо се за будуће комерцијалне операције.
Компанија: Баоји Динамиц Традинг Цо., Лтд
Држава: Кина
Додајте: Баоти пут, Јинтаи, град Баоји, Схаанки, Кина
Цел:+86 18391894207(ВХАТСАПП)
Гмаил:alisa@jmyunti.com
Веб сајт: ввв.јм-титаниум.цом
