工藝簡介

 

①水電解制氫工藝原理

 

水電解制氫系統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 透的隔膜而構成的水電解池，當通以一定的直流電時，水就發生分解，在陰極析出氫氣， 陽極析出氧氣。其反應式如下：

 

陰極：4H2O+4e- =2H2↑+4OH

 

陽極：4OH- -4e- =2H2O+O2↑

 

總反應式：2H2O=2H2↑+O2↑

 

 

②電解槽

 

電解槽為水電解制氫核心設備，當電解槽接通直流電源，電解電流上升到一定數值 時，電解槽內的水被電解成氫氣和氧氣，H2主要產生于陰極室，O2產生于陽極室。

 

 

③氣液分離器

 

來自電解槽內各電解小室陰極側的H2和電解液，借助循環泵的揚程和氣體升力，進

 

入氣液分離器，在重力的作用下H2和電解液分離，電解液循環回流至電解槽，H2進入冷

 

卻洗滌工段。

 

 

④冷卻洗滌器

 

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

 

⑤脫氧系統

 

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

 

 

 

⑥干燥系統

 

H2經脫氧后會生成少量H2O，由于高溫作用會以蒸汽形式和H2一起溢出。本項目通過干燥劑過濾工藝進行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。本項目每套干燥系統由三臺干燥器組成，生產運行過程交替使用，以實現吸附、再生同步進行，保證裝置工作的連續性。本項目干燥器主要通過高純度H2反吹實現再生。

 

 

⑦壓縮儲存

 

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

 

 

⑧其他

 

本項目水電解制氫過程產生的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裝置使用。

 

 

三菱高溫水蒸氣電解制氫的優點

 

優點：利用新開發的反應堆產生的高溫水蒸氣，高效量產氫。這一技術在不產生二氧化碳的情況下把水分解，產生氫。電解水時，溫度越高越能高效產。

 

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）為基礎的固體氧化物電解池（Solid Oxide electrolysis Cell: SOEC）的制氫技術。與傳統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，有望實現高效率的水蒸氣電解。