Producción de hidrógeno por electrólisis del agua: tecnología y equipos
La electrólisis del agua es un proceso físico-químico en el que el agua se descompone en oxígeno e hidrógeno bajo la influencia de una corriente eléctrica continua. El voltaje de CC para la celda se obtiene, por regla general, mediante la rectificación de la corriente alterna trifásica. En una celda electrolítica, el agua destilada se somete a electrólisis, mientras que la reacción química transcurre según el siguiente esquema bien conocido: 2H2O + energía -> 2H2 + O2.
Como resultado de la división de las moléculas de agua en partes, se obtiene hidrógeno en volumen el doble que el oxígeno. Los gases de la planta se deshidratan y enfrían antes de su uso. Los conductos de salida del aparato están siempre protegidos con válvulas antirretorno para evitar incendios.
La estructura en sí está hecha de tubos de acero y láminas de acero grueso, lo que le da a toda la estructura una gran rigidez y resistencia mecánica. Los tanques de gasolina deben ser probados a presión.
La unidad electrónica del dispositivo controla todas las etapas del proceso de producción y permite al operador monitorear los parámetros del panel y los manómetros, lo que garantiza la seguridad. La eficiencia de la electrólisis es tal que se obtienen unos 500 metros cúbicos de ambos gases a partir de 500 ml de agua con un coste de unos 4 kW/h de energía eléctrica.
En comparación con otros métodos de producción de hidrógeno, la electrólisis del agua tiene una serie de ventajas. En primer lugar, se utilizan las materias primas disponibles: agua desmineralizada y electricidad. En segundo lugar, no hay emisiones contaminantes durante la producción. En tercer lugar, el proceso está completamente automatizado. Finalmente, la salida es un producto bastante puro (99,99%).
Por lo tanto, las plantas de electrólisis y el hidrógeno producido a partir de ellas se utilizan hoy en día en muchas industrias: en síntesis química, en tratamiento térmico de metales, en la producción de aceites vegetales, en la industria del vidrio, en electrónica, en sistemas de refrigeración en electricidad, etc.
La planta de electrólisis está dispuesta de la siguiente manera. Afuera está el panel de control del generador de hidrógeno. Además, se ha instalado un rectificador, un transformador, un sistema de distribución, un sistema de agua desmineralizada y un bloque para su reposición.
En una celda electrolítica, se produce hidrógeno en el lado de la placa del cátodo y oxígeno en el lado del ánodo. Aquí es donde los gases salen de la celda. Se separan y alimentan a un separador, luego se enfrían con agua desmineralizada y luego se separan por gravedad de la fase líquida. El hidrógeno se envía a un depurador donde las gotas de líquido se eliminan del gas y se enfrían en un serpentín.
Finalmente, el hidrógeno se filtra (filtro en la parte superior del separador), donde las gotas de agua se eliminan por completo, y entra en la cámara de secado. El oxígeno generalmente se dirige a la atmósfera. El agua desmineralizada se bombea a la lavadora.
Aquí, la lejía se usa para aumentar la conductividad eléctrica del agua. Si el funcionamiento del electrolizador continúa como de costumbre, el líquido se rellena una vez al año en una pequeña cantidad. El hidróxido de potasio sólido se coloca en un tanque líquido con dos tercios de agua desmineralizada y luego se bombea a la solución.
El sistema de refrigeración por agua del electrolizador tiene dos propósitos: enfría el líquido a 80-90 °C y enfría los gases resultantes a 40 °C.
El sistema de análisis de gases toma muestras de hidrógeno. Las gotas de lejía en el separador se separan, el gas se alimenta al analizador, se reduce la presión y se verifica el contenido de oxígeno del hidrógeno. Antes de que el hidrógeno se dirija al tanque, se mide el punto de rocío en el higrómetro. Se enviará una señal al operador oa la computadora para decidir si el hidrógeno producido es apto para la entrega al tanque de almacenamiento, si el gas cumple con las condiciones de aceptación.
La presión de trabajo de la unidad está regulada por un sistema de control automático. El sensor recibe información sobre la presión en el electrolizador, luego de lo cual los datos se envían a una computadora, donde se comparan con los parámetros establecidos. A continuación, el resultado se convierte en una señal del orden de 10 mA y la presión de funcionamiento se mantiene en un nivel predeterminado.
La temperatura de funcionamiento de la unidad está regulada por una válvula de diafragma neumática.La computadora comparará de manera similar la temperatura con el punto de ajuste y la diferencia se convertirá en una señal apropiada para SOCIEDAD ANÓNIMA.
La seguridad del electrolizador está garantizada por el sistema de bloqueo y alarma. En caso de fuga de hidrógeno, la detección se realiza automáticamente mediante detectores. En este caso, el programa apaga inmediatamente la generación y enciende el ventilador para ventilar la habitación. El operador debe mantener un detector de fugas portátil. Todas estas medidas permiten alcanzar un alto grado de seguridad en el funcionamiento de los electrolizadores.