Электролизеры с твердополимерным электролитом

Генератор водорода

Электролизеры с твердополимерным электролитом

Электрохимические устройства (электролизер) для получения особо чистых водорода и кислорода из деионизированной воды.Компонентное разделение производится методом электролиза с применением твердополимерной протонпроводящей мембраны.

Отличительной особенностью данного типа электролизеров является герметичное разделение зон образования водорода и кислорода и связанные с этим взрывобезопасность, а также возможность компремирования газов до 6 атм. в общем случае, десятки атмосфер в специальных непосредственно в процессе электролиза.

Срок службы электролизеров может составлять до шести лет при активной эксплуатации. Отсутствие щелочи, асбеста позволяет использовать данные электролизеры там, где применение воднощелочных аналогов по экологическим причинам недопустимо.

Сочетание конструкции фильтр-пресного типа и мембранноэлектродных блоков позволяет комплектовать генераторы водорода и кислорода различной производительности для использования в медицине, системах жизнеобеспечения, различных областях промышленности. Изделия обладают мировой новизной и защищены патентами РФ.

Технические характеристики электролизеров

Размерный ряд	МЭл25*	МЭл42*	МЭл125	МЭл350	МЭл500
Площадь ячейки (см2)	25	42	125	350	500
Производительность Н2, м3/час	до 0,030	до 0,050	до 0,150	до 0,430	до 1,0
Производительность О2, м3/час	до 0,015	до 0,025	до 0,075	до 0,215	до 0,5
Рабочий ток, А	6	10	30	85	120
Рабочее давление, МПа	0,7	0,7	0,6	0,5	0,4
Максимальные габариты	70х88х100	102х88х100	175х180х150	190х320х170	Ф376х240

На базе модулей электролизеров под конкретные требования заказчиков изготавливаются электролизные установки, обеспечивающих получение водорода и кислорода в автоматическом режиме.

Генератор водорода

В Протвинском филиале ФГУП НИИ НПО «ЛУЧ» освоено изготовление генератора водорода производительностью 1000 л/час. Генератор предназначен для раздельного получения водорода с чистотой 99,5% и кислорода.

Конструкция электрохимического модуля повышенной производительности на основе твердополимерного злектролита (протонпроводящей мембраны), являющегося основным элементом генератора водорода, защищена патентом РФ. Особенности электрохимического модуля, обеспечивающие его надежность и высокие эксплуатационные характеристики:

• механически разгруженные протонпроводящие мембраны, что позволяет достигать перепада давления между водородным и кислородным контурами до 0,6-0,7 МПа;
• кислород находится при атмосферном давлении, что позволяет, в частности, объединить заправочную емкость и сепаратор газа в единый узел и производить дозаправку в процессе работы без применения дополнительных агрегатов;
• равномерность электрических свойств ячеек, отсутствие застойных газовых и водяных зон внутри ячеек, свободный отвод сгенерированных газов;
• возможность контроля электрических параметров каждой ячейки модуля в закрытом исполнении;
• надежная защита от внутримодульного короткого замыкания.

Высокие эксплуатационные характеристики генератора обеспечиваются непрерывным режимом работы с дозаправкой раз в сутки, при этом дозаправку можно производить, не выключая генератора. Все процессы обеспечения работоспособности генератора автоматизированы.
Кроме того реализован режим энергосбережения, при котором, в случае достижения максимального рабочего давления, происходит плавное снижение тока до значения, сбалансированного с требуемой производительностью.

Отличительными чертами генератора являются безопасность и экологичность. Безопасность основана на минимизации объема водорода, находящегося под давлением и составляет для генератора указанной производительности 2,5 л. Благодаря этому, а также автоматизации поддержания требуемой производительности при рабочем давлении во многих случаях можно отказаться от применения ресиверов.

В генераторе также предусмотрено: двойной (механический и электрический) контроль за давлением, дублированный контроль над уровнем воды в водородном и кислородном контурах, управление температурным режимом работы, контроль наличия утечки водорода, блокировка включения генератора при заправке некачественной водой, автоматическое выключение при возникновении аварийной ситуации.

Основные технические характеристики генератора водорода

• Напряжение питания трехфазное - 50 Гц, 380В
• Потребляемая мощность, кВт - не более 5,5
• Рабочий ток, А max - 132
• Рабочее тело - вода деионизованная, с удельным электросопротивлением, Омґсм - не менее 1x106
• Схема подачи воды - анодная
• Производительность, л/час (при рабочем токе I=132А)
  - по водороду 1000
  - по кислороду 500
• Количество заливаемой деионизованной воды, л - 20
• Расход воды на 1 м3 Н2, л - около 0,8
• Рабочее давление, максимальное, МПа (кгс/см2) - кислородный контур - атмосферное - водородный контур - 0,6 (6,0)
• Вес установки без воды, кг - не более 150
• Габаритные размеры, мм - 700x600x1500

Области применения генератора

• для технических целей и научных исследований;
• в аналитическом приборостроении, при оснащении хроматографов;
• в системах коррекции вводно-химического режима водоохлаждаемых ядерных реакторов;
• для водородной сварки;
• в металлургии особо чистых металлов и сплавов (кремния, арсенида галлия и т.д.)
• в производстве керамики для электронной промышленности;
• в качестве сырья в химической промышленности;
• в водородной энергетике.

Кроме того сопутствующим газом при работе генератора является кислород, который может иметь самостоятельное применение.