电解水制氢设备工艺流程及原理，三菱高温水蒸气电解制氢的优点

工艺简介

 

①水电解制氢工艺原理

 

水电解制氢系统的工作原理是由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗 透的隔膜而构成的水电解池，当通以一定的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气， 阳极析出氧气。其反应式如下：

 

阴极：4H2O+4e- =2H2↑+4OH

 

阳极：4OH- -4e- =2H2O+O2↑

 

总反应式：2H2O=2H2↑+O2↑

 

 

②电解槽

 

电解槽为水电解制氢核心设备，当电解槽接通直流电源，电解电流上升到一定数值 时，电解槽内的水被电解成氢气和氧气，H2主要产生于阴极室，O2产生于阳极室。

 

 

③气液分离器

 

来自电解槽内各电解小室阴极侧的H2和电解液，借助循环泵的扬程和气体升力，进

 

入气液分离器，在重力的作用下H2和电解液分离，电解液循环回流至电解槽，H2进入冷

 

却洗涤工段。

 

 

④冷却洗涤器

 

水电解制氢工艺为放热反应，通过冷却工艺，降低气体温度的同时，减少气体中水份含量。本项目选用循环冷却水进行气体降温，确保洗涤器出口气体温度≤40℃，冷凝水回流至电解槽，H2进入下一工段。

 

⑤脱氧系统

 

H2溢出过程会带出少量O2，为提升H2纯度，需对O2进行去除。本项目脱氧器主要利用H2和O2在催化剂作用下，加热可生成H2O的原理进行脱氧。原料H2进入脱氧器后，在高温（温度控制在330℃左右）和催化剂的作用下，少量O2经过催化剂催化后与H2结合生成水，使含氧量低于1ppm。

 

 

 

⑥干燥系统

 

H2经脱氧后会生成少量H2O，由于高温作用会以蒸汽形式和H2一起溢出。本项目通过干燥剂过滤工艺进行H2干燥纯化。干燥剂选用Al2O3和硅酸盐混合物，具有吸附量大、耐温性好等特点。本项目每套干燥系统由三台干燥器组成，生产运行过程交替使用，以实现吸附、再生同步进行，保证装置工作的连续性。本项目干燥器主要通过高纯度H2反吹实现再生。

 

 

⑦压缩储存

 

经分离、洗涤、脱氧和干燥后即得到纯度较高的H2，经压缩暂存于缓冲罐，用气过程通过加氢柱灌装后运出即。

 

 

⑧其他

 

本项目水电解制氢过程产生的O2分离、洗涤、脱氢、干燥过程与H2工艺基本相同，制得的O2通过管线引至煤气化生产装置使用。

 

 

三菱高温水蒸气电解制氢的优点

 

优点：利用新开发的反应堆产生的高温水蒸气，高效量产氢。这一技术在不产生二氧化碳的情况下把水分解，产生氢。电解水时，温度越高越能高效产。

 

高温水蒸气电解（High Temperature Steam Electrolysis）是以固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell: SOFC）为基础的固体氧化物电解池（Solid Oxide electrolysis Cell: SOEC）的制氢技术。与传统的碱性水电解和使用固体高分子燃料电池的水电解池（Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis Cell: PEMEC）相比，有望实现高效率的水蒸气电解。