eng
Выпуск #5/2011
Г.Холлиншид, М.Икард, В.Надоленко
Щелочной электролиз – альтернатива электролизу с ионно-обменными мембранами
Щелочной электролиз – альтернатива электролизу с ионно-обменными мембранами
Просмотры: 2331
Для получение водорода и кислорода из воды требуется контейнер, источник электрического тока и сепаратор. С целью увеличения эффективности в воду добавляется электролит. Сравниваются два метода электролиза воды: щелочной и ИОМ-электролиз. Главное различие между ними в том, как задействуется электролит. В щелочных системах электролит добавлен в воду. В ИОМ-системах электролитом является сепаратор. Остальное оборудование подобно.
Теги: alkali electrolysis electrolyte ion-exchange electrolysis separator иом-электролиз сепаратор щелочной электролиз электролит
Щелочной электролиз имеет ряд преимуществ. В этой связи целесообразно остановиться на нюансах обеих технологий:
• Отработанность технологии. Преимущество систем щелочного электролиза – длительное промышленное применение. Это зрелая и хорошо изученная технология, применяемая в производстве водорода более 50 лет.
• Материалы и стоимость. Модули щелочного электролиза производятся из сравнительно недорогих и доступных нержавеющей стали, никеля и полисульфидных материалов. ИОМ-модули производятся из нержавеющей стали и полисульфидных материалов, а также из чрезвычайно дорогих титана и платино-иридия. Стоимость эксплуатации ИОМ-систем вследствие высоких цен на заменяемые комплектующие также выше.
• Эффективность. Согласно теоретическим выкладкам, ИОМ-системы должны быть в высшей степени эффективны. К сожалению, в промышленном масштабе такая эффективность не может быть реализована на практике. Высокая стоимость материалов делает малооправданным производство высокоэффективных ИОМ-систем, а существующие промышленные версии оборудования менее эффективны, чем щелочные.
• Чистота воды. Недостаток ИОМ-систем – использование ультрачистой воды. Любые системы электролиза необходимо пополнять водой взамен использованной для расщепления на водород и кислород. Щелочные системы более устойчивы и могут работать с водой, имеющей сопротивление от 0,2 до 1 Мом/см.
• Класс опасности. ИОМ-системы содержат узлы, способные искрить. Как следствие, ИОМ-оборудование необходимо располагать в хорошо проветриваемом помещении, чтобы при утечке водорода исключить возможность взрывов.
Учитывая вышеперечисленные особенности, компания Teledyne Energy сосредоточила усилия на разработке генераторов на основе щелочного электролиза. В производстве изделий используются проверенные и надежные компоненты американских и европейских производителей. Благодаря тому, что системы проектируются без искрящих узлов, генераторы Teledyne могут работать в помещениях 1 класса опасности, подвалах, других закрытых помещениях (рис.1, 2).
Автономная установка
производства водорода
Установка может быть размещена в любом месте, где требуется водород. Это автономный, выполненный в контейнере, водородный завод. Чтобы установить такую систему и начать работать, нужны лишь бетонное основание, источники электричества и воды. Установка, размещаемая в стандартном 40-футовом контейнере, способна производить 84 м3 водорода в час под давлением 2500 psi. Такая производительность позволяет использовать ее в промышленности, в частности, для нужд электростанций, при производстве стекла, полупроводников, обработке металлов и т.д. Модульное исполнение обеспечивает оперативность перемещения установки на различные участки, что чрезвычайно важно для производств с непрерывным технологическим циклом, например, при изготовлении изделий микроэлектроники (рис.3).
Решения
для электростанций
Инженерные решения Teledyne применяются на тепловых и атомных электростанциях уже более 40 лет. Накопленные десятилетиями мастерство и опыт инженеров воплощаются в каждом новом проекте. Заказчики могут выбрать индивидуальный проект для полной интеграции с инфраструктурой существующего производства либо имеющиеся в наличии стандартные конфигурации.
Системы перед отправкой полностью тестируются; до их установки проводится предварительная оценка условий размещения; в процессе ввода в производство осуществляется инженерный надзор; "пожизненная" клиентская поддержка. Системы полностью автоматизированы. Полнофункциональный удаленный контроль делает возможным непрерывное отслеживание процесса.
Производство
кислорода
Система очистки Titan (рис.4) позволяет довести чистоту получаемого кислорода до степени более 99,999% при точке росы ниже -70oС. В отличие от других процессов, включая воздухоразделение, метод очистки позволяет избавиться от атмосферных загрязнений типа углеводородов.
Кислород в зависимости от размера генератора производится в количестве от 25 до 750 л под давлением 110 psi. Установка может работать в зонах самого высокого класса пожаровзрывоопасности. Процесс эксплуатации полностью автоматизирован, управление комфортно осуществляется при помощи сенсорного экрана. В целом, система Titan требует минимального уровня обслуживания. В случае нештатных отклонений от рабочих параметров происходит контролируемая остановка процесса. Устройства технической безопасности, в частности, сброса давления, защищают систему от выхода из строя даже при внезапном отключении электропитания.
Оборудование Teledyne успешно работает в ряде стран в том числе и в России. Специалисты компании Teledyne Energy устанавливали генераторы водорода/кислорода на микроэлектронных производствах, в помещениях с повышенным классом опасности и высокими требованиями к надежности.
Следует также отметить следующее обстоятельство. В настоящее время поставить рядом с производственным помещением небольшую пристройку или внести изменения в планировку превращается в серьезную проблему из-за необходимости сбора множества разрешительных документов. В этой связи возможность размещения установки в закрытых контейнерах помогает решить многие организационные проблемы и сэкономить время. ▪
• Отработанность технологии. Преимущество систем щелочного электролиза – длительное промышленное применение. Это зрелая и хорошо изученная технология, применяемая в производстве водорода более 50 лет.
• Материалы и стоимость. Модули щелочного электролиза производятся из сравнительно недорогих и доступных нержавеющей стали, никеля и полисульфидных материалов. ИОМ-модули производятся из нержавеющей стали и полисульфидных материалов, а также из чрезвычайно дорогих титана и платино-иридия. Стоимость эксплуатации ИОМ-систем вследствие высоких цен на заменяемые комплектующие также выше.
• Эффективность. Согласно теоретическим выкладкам, ИОМ-системы должны быть в высшей степени эффективны. К сожалению, в промышленном масштабе такая эффективность не может быть реализована на практике. Высокая стоимость материалов делает малооправданным производство высокоэффективных ИОМ-систем, а существующие промышленные версии оборудования менее эффективны, чем щелочные.
• Чистота воды. Недостаток ИОМ-систем – использование ультрачистой воды. Любые системы электролиза необходимо пополнять водой взамен использованной для расщепления на водород и кислород. Щелочные системы более устойчивы и могут работать с водой, имеющей сопротивление от 0,2 до 1 Мом/см.
• Класс опасности. ИОМ-системы содержат узлы, способные искрить. Как следствие, ИОМ-оборудование необходимо располагать в хорошо проветриваемом помещении, чтобы при утечке водорода исключить возможность взрывов.
Учитывая вышеперечисленные особенности, компания Teledyne Energy сосредоточила усилия на разработке генераторов на основе щелочного электролиза. В производстве изделий используются проверенные и надежные компоненты американских и европейских производителей. Благодаря тому, что системы проектируются без искрящих узлов, генераторы Teledyne могут работать в помещениях 1 класса опасности, подвалах, других закрытых помещениях (рис.1, 2).
Автономная установка
производства водорода
Установка может быть размещена в любом месте, где требуется водород. Это автономный, выполненный в контейнере, водородный завод. Чтобы установить такую систему и начать работать, нужны лишь бетонное основание, источники электричества и воды. Установка, размещаемая в стандартном 40-футовом контейнере, способна производить 84 м3 водорода в час под давлением 2500 psi. Такая производительность позволяет использовать ее в промышленности, в частности, для нужд электростанций, при производстве стекла, полупроводников, обработке металлов и т.д. Модульное исполнение обеспечивает оперативность перемещения установки на различные участки, что чрезвычайно важно для производств с непрерывным технологическим циклом, например, при изготовлении изделий микроэлектроники (рис.3).
Решения
для электростанций
Инженерные решения Teledyne применяются на тепловых и атомных электростанциях уже более 40 лет. Накопленные десятилетиями мастерство и опыт инженеров воплощаются в каждом новом проекте. Заказчики могут выбрать индивидуальный проект для полной интеграции с инфраструктурой существующего производства либо имеющиеся в наличии стандартные конфигурации.
Системы перед отправкой полностью тестируются; до их установки проводится предварительная оценка условий размещения; в процессе ввода в производство осуществляется инженерный надзор; "пожизненная" клиентская поддержка. Системы полностью автоматизированы. Полнофункциональный удаленный контроль делает возможным непрерывное отслеживание процесса.
Производство
кислорода
Система очистки Titan (рис.4) позволяет довести чистоту получаемого кислорода до степени более 99,999% при точке росы ниже -70oС. В отличие от других процессов, включая воздухоразделение, метод очистки позволяет избавиться от атмосферных загрязнений типа углеводородов.
Кислород в зависимости от размера генератора производится в количестве от 25 до 750 л под давлением 110 psi. Установка может работать в зонах самого высокого класса пожаровзрывоопасности. Процесс эксплуатации полностью автоматизирован, управление комфортно осуществляется при помощи сенсорного экрана. В целом, система Titan требует минимального уровня обслуживания. В случае нештатных отклонений от рабочих параметров происходит контролируемая остановка процесса. Устройства технической безопасности, в частности, сброса давления, защищают систему от выхода из строя даже при внезапном отключении электропитания.
Оборудование Teledyne успешно работает в ряде стран в том числе и в России. Специалисты компании Teledyne Energy устанавливали генераторы водорода/кислорода на микроэлектронных производствах, в помещениях с повышенным классом опасности и высокими требованиями к надежности.
Следует также отметить следующее обстоятельство. В настоящее время поставить рядом с производственным помещением небольшую пристройку или внести изменения в планировку превращается в серьезную проблему из-за необходимости сбора множества разрешительных документов. В этой связи возможность размещения установки в закрытых контейнерах помогает решить многие организационные проблемы и сэкономить время. ▪
Отзывы читателей
