工藝簡介

 

①水電解制氫工藝原理

 

水電解制氫系統(tǒng)的工作原理是由浸沒在電解液中的一對電極中間隔以防止氣體滲 透的隔膜而構(gòu)成的水電解池，當(dāng)通以一定的直流電時(shí)，水就發(fā)生分解，在陰極析出氫氣， 陽極析出氧氣。其反應(yīng)式如下：

 

陰極：4H2O+4e- =2H2↑+4OH

 

陽極：4OH- -4e- =2H2O+O2↑

 

總反應(yīng)式：2H2O=2H2↑+O2↑

 

 

②電解槽

 

電解槽為水電解制氫核心設(shè)備，當(dāng)電解槽接通直流電源，電解電流上升到一定數(shù)值 時(shí)，電解槽內(nèi)的水被電解成氫氣和氧氣，H2主要產(chǎn)生于陰極室，O2產(chǎn)生于陽極室。

 

 

③氣液分離器

 

來自電解槽內(nèi)各電解小室陰極側(cè)的H2和電解液，借助循環(huán)泵的揚(yáng)程和氣體升力，進(jìn)

 

入氣液分離器，在重力的作用下H2和電解液分離，電解液循環(huán)回流至電解槽，H2進(jìn)入冷

 

卻洗滌工段。

 

 

④冷卻洗滌器

 

水電解制氫工藝為放熱反應(yīng)，通過冷卻工藝，降低氣體溫度的同時(shí)，減少氣體中水份含量。本項(xiàng)目選用循環(huán)冷卻水進(jìn)行氣體降溫，確保洗滌器出口氣體溫度≤40℃，冷凝水回流至電解槽，H2進(jìn)入下一工段。

 

⑤脫氧系統(tǒng)

 

H2溢出過程會帶出少量O2，為提升H2純度，需對O2進(jìn)行去除。本項(xiàng)目脫氧器主要利用H2和O2在催化劑作用下，加熱可生成H2O的原理進(jìn)行脫氧。原料H2進(jìn)入脫氧器后，在高溫（溫度控制在330℃左右）和催化劑的作用下，少量O2經(jīng)過催化劑催化后與H2結(jié)合生成水，使含氧量低于1ppm。

 

 

 

⑥干燥系統(tǒng)

 

H2經(jīng)脫氧后會生成少量H2O，由于高溫作用會以蒸汽形式和H2一起溢出。本項(xiàng)目通過干燥劑過濾工藝進(jìn)行H2干燥純化。干燥劑選用Al2O3和硅酸鹽混合物，具有吸附量大、耐溫性好等特點(diǎn)。本項(xiàng)目每套干燥系統(tǒng)由三臺干燥器組成，生產(chǎn)運(yùn)行過程交替使用，以實(shí)現(xiàn)吸附、再生同步進(jìn)行，保證裝置工作的連續(xù)性。本項(xiàng)目干燥器主要通過高純度H2反吹實(shí)現(xiàn)再生。

 

 

⑦壓縮儲存

 

經(jīng)分離、洗滌、脫氧和干燥后即得到純度較高的H2，經(jīng)壓縮暫存于緩沖罐，用氣過程通過加氫柱灌裝后運(yùn)出即。

 

 

⑧其他

 

本項(xiàng)目水電解制氫過程產(chǎn)生的O2分離、洗滌、脫氫、干燥過程與H2工藝基本相同，制得的O2通過管線引至煤氣化生產(chǎn)裝置使用。

 

 

三菱高溫水蒸氣電解制氫的優(yōu)點(diǎn)

 

優(yōu)點(diǎn)：利用新開發(fā)的反應(yīng)堆產(chǎn)生的高溫水蒸氣，高效量產(chǎn)氫。這一技術(shù)在不產(chǎn)生二氧化碳的情況下把水分解，產(chǎn)生氫。電解水時(shí)，溫度越高越能高效產(chǎn)。

 

高溫水蒸氣電解（High Temperature Steam Electrolysis）是以固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell: SOFC）為基礎(chǔ)的固體氧化物電解池（Solid Oxide electrolysis Cell: SOEC）的制氫技術(shù)。與傳統(tǒng)的堿性水電解和使用固體高分子燃料電池的水電解池（Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis Cell: PEMEC）相比，有望實(shí)現(xiàn)高效率的水蒸氣電解。