Hydrogen generator

Типы водородных генераторов

Водородный генератор — это устройство, которое производит водородный газ. Существует несколько типов генераторов в зависимости от методов производства водородного топлива. В следующей таблице показаны основные типы:

• Водородный генератор паровой конверсии метана (SMR): Водородные генераторы SMR преобразуют природный газ в углекислый газ и водород, подвергая их воздействию высокотемпературного пара. Это самый распространенный способ производства водородного топлива. Многие отрасли промышленности используют его как основной источник.
• Электролизный водородный генератор: Этот тип генератора разделяет воду на кислород и водород путем пропускания через нее электрического тока. Генераторы для электролиза являются одним из лучших способов получения чистого водорода. Но этот метод не получил широкого распространения, поскольку для него требуется много электроэнергии.
• Термохимический водородный генератор: Эти генераторы используют тепло и химические реакции для производства водорода. Они работают в высокотемпературных системах, таких как ядерные реакторы. Они преобразуют воду, оксиды металлов и другие химические соединения в водород и кислород.
• Водородный генератор на основе газофикации биомассы: Биомасса, такая как древесина или сельскохозяйственные отходы, превращается в водород с помощью высоких температур, пара и кислорода в процессе газофикации. Водородные генераторы, использующие биомассу в качестве топлива, считаются более экологичными, чем генераторы паровой конверсии метана.
• Фотоэлектрохимический водородный генератор: Генераторы используют световую энергию для производства водорода в результате химических реакций. В настоящее время они находятся на стадии лабораторных исследований. Ученые пытаются разработать устройство для коммерческого использования.

Характеристики и техническое обслуживание

Водородные генераторы могут характеризоваться несколькими ключевыми характеристиками, соответствующими их областям применения. Ниже приведены некоторые из этих характеристик.

• Производительность по водороду

  Это количество водорода, которое генератор может произвести за определенный период времени, и обычно измеряется в таких единицах, как литры/час или кубические метры/день.

• Чистота

  Водород, производимый генератором, может содержать некоторые примеси. Однако чистота — это степень удаления этих примесей, обычно выражаемая в процентах или частях на миллион (ppm).

• Давление

  Водородные генераторы обычно имеют различные рабочие давления. Этот фактор влияет не только на объем производимого водорода, но и на его области применения. Например, высоконапорные водородные газы часто необходимы в промышленных приложениях, таких как химическое производство или топливные элементы.

• Потребляемая мощность

  Это относится к количеству энергии, т. е. к потреблению энергии генератором в процессе производства водорода. Обычно измеряется в киловаттах (кВт).

• Рабочая температура

  Водородные генераторы обычно имеют определенный диапазон рабочих температур. В этом диапазоне они могут эффективно и безопасно производить водород.

Техническое обслуживание водородного генератора имеет решающее значение для обеспечения его стабильной работы и долгого срока службы. Поддержание чистоты оборудования является важной частью обслуживания. Регулярно удаляйте поверхностную грязь и очищайте систему охлаждения, чтобы предотвратить перегрев генератора во время работы. Еще одна важная задача технического обслуживания — проверка электрической системы. Это включает в себя осмотр кабелей, разъемов и переключателей, чтобы убедиться, что они находятся в хорошем состоянии и надежно подключены, предотвращая электрические неисправности. Кроме того, операторы должны обращать внимание на правильное хранение водородного топлива. Его следует хранить в сухом, вентилируемом месте, вдали от источников тепла и легковоспламеняющихся материалов.

Сценарии применения водородных генераторов

• Металлургическая промышленность

  Водородные генераторы играют решающую роль в металлургической промышленности, производя водородный газ, используемый для различных целей. Он служит защитным газом для металлов во время сварки, предотвращая окисление и достигая чистых сварных швов. Такие металлы, как титан, цирконий, молибден и тантал, обычно свариваются с водородом в качестве защитного газа. Водород также действует как восстановитель при рафинировании руды металлов, способствуя извлечению металлов из руды. Кроме того, водородные генераторы обеспечивают пламя для резки металлов, обеспечивая чистую и точную резку.

• Стекольная промышленность

  В стекольной промышленности водородные генераторы способствуют повышению качества и эффективности производства. Водород служит восстановителем при производстве стекла, удаляя примеси и гарантируя прозрачность и чистоту конечного продукта. Он также улучшает свойства стекла, способствуя образованию определенных соединений в результате восстановительных реакций.

• Полупроводниковая промышленность

  Производство полупроводников требует сверхчистого водородного сырья. Водородные генераторы с технологией производства высокой чистоты могут удовлетворить потребности полупроводниковых заводов. Водород используется для приготовления определенных полупроводниковых материалов, а также служит носителем газа в процессах диффузии и осаждения. Водородные генераторы могут производить водород в соответствии с требованиями процесса производства полупроводников, обеспечивая стабильные и чистые источники газа.

• Пищевая промышленность

  Производство продуктов питания также получило выгоду от водородных генераторов. Водород, производимый этими генераторами, используется в упаковке пищевых продуктов. Упаковочный материал изготовлен из модифицированного полиэтилена, производимого с использованием металлоценового катализатора. Модифицированный полиэтилен обладает отличной прозрачностью, а упаковка помогает блокировать проникновение углекислого газа, кислорода и водяного пара, предотвращая порчу и продлевая срок хранения пищевых продуктов. Водород помогает улучшить качество и безопасность упаковки пищевых продуктов, защищая продукты от загрязнения и порчи.

• Топливно-энергетическая отрасль

  Водород является ключевым топливом в топливно-энергетической промышленности. Водородные генераторы обеспечивают необходимый источник водорода для производства топливных элементов. Различные типы топливных элементов, такие как полимерно-электролитные мембранные топливные элементы (PEMFC) и фосфорнокислотные топливные элементы (PAFC), используют водород в качестве топлива для производства электроэнергии. Водородные генераторы могут производить водород с высокой чистотой и низким содержанием примесей, удовлетворяя потребности производителей топливных элементов.

Выбор подходящего водородного генератора

Существует множество применений, для которых требуется водород. Для предприятий, которые хотят инвестировать в водородный генератор, необходимо определить точные требования перед покупкой.

• Потребность в водороде: Следует рассчитать количество водорода, которое потребуется ежедневно или еженедельно. Это будет включать в себя анализ расхода в терминах объема газа, необходимого при определенных рабочих давлениях и температурах.
• Чистота: Водородный генератор должен производить водород требуемой чистоты. Нечистый водород может привести к негативным последствиям для промышленных процессов и химических реакций.
• Источник энергии: Конструкция генератора зависит от типа энергии, который он будет использовать для производства водорода. Сюда входят возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия. Если использование таких источников нецелесообразно, следует рассмотреть традиционные методы, такие как паровой конверсии метана или газофикация.
• Инфраструктура: Следует также учитывать имеющуюся в месте расположения инфраструктуру для хранения и транспортировки генерируемого водорода. Предприятия, уже подключенные к водородному трубопроводу, найдут трубопроводную систему более экономичной.
• Капитальные и эксплуатационные расходы: Необходимо тщательно изучить капитальные и эксплуатационные расходы, чтобы убедиться, что выбранный генератор является экономически эффективным решением для бизнеса в долгосрочной перспективе.
• Мембрана/сепаратор: Тип мембраны или сепаратора, используемого в генераторе, может повлиять на выбор. Требования к чистоте и давлению будут определять тип мембраны.
• Модульное производство: Это вариант, когда генераторы строятся последовательно, легко увеличивая мощность на более позднем этапе, если спрос на водород увеличится. Это может быть более экономичным.
• Размер электролизера: Если генератор представляет собой электролизер, необходимо оценить его размер и мощность. Необходимо учитывать такие факторы, как система охлаждения, водоподготовка и сжатие водорода.

Часто задаваемые вопросы о водородных генераторах

В1: Почему водородные генераторы важны?

О1: Водородные генераторы важны из-за растущего спроса на водород в различных отраслях промышленности, включая химическое производство, нефтепереработку, пищевую промышленность, электронику и энергетику. Они предлагают устойчивый и эффективный способ производства водорода на месте, сокращая зависимость от внешних поставщиков и транспортировки.

В2: Каковы преимущества использования водородных генераторов?

О2: Водородные генераторы предлагают ряд преимуществ. Они обеспечивают непрерывный и надежный источник водорода, гарантируя бесперебойную работу. Производство на месте устраняет проблемы хранения и транспортировки, повышая безопасность и снижая затраты. Водородные генераторы могут быть настроены для удовлетворения конкретных требований к производству и чистоте, что делает их универсальными для различных применений.

В3: В чем разница между водородным генератором и водородным топливным элементом?

О3: Водородный генератор производит водородный газ различными методами, в то время как водородный топливный элемент использует производимый водород (и, как правило, кислород из воздуха) для производства электроэнергии. Топливные элементы преобразуют химическую энергию водорода в электрическую энергию для питания транспортных средств и обеспечения электроэнергии сети.

В4: Какова чистота водорода, производимого водородными генераторами?

О4: Водородные генераторы производят водород разной степени чистоты, в том числе промышленного и исследовательского класса. Идеальный выбор зависит от конкретных требований приложения. Например, нагрев образца в печи может потребовать только водородного генератора низкого класса. Напротив, аналитические методы, такие как хроматография или масс-спектрометрия, потребуют водородного генератора высокой чистоты.