純水氫氣發(fā)生器是一種通過(guò)電解純水制備高純度氫氣的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)及新能源領(lǐng)域。其核心部件包括電解池、純水箱、氫/水分離器、干燥器及壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。設(shè)備以去離子水或二次蒸餾水為原料,通電后水分子在陽(yáng)極分解為氧氣和氫離子,氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜(PEM)或固態(tài)電解(SPE)技術(shù)到達(dá)陰極生成氫氣,氧氣則排入大氣。
該設(shè)備采用無(wú)堿電解技術(shù),杜絕傳統(tǒng)加堿工藝的腐蝕性,氫氣純度可達(dá)99.999%以上,滿足氣相色譜儀、質(zhì)譜儀等高靈敏度儀器的需求。其輸出壓力穩(wěn)定在0.02~0.45MPa范圍內(nèi),流量可調(diào),如ZHQ-300型流量為300ml/min,SP-300型流量為0-300ml/min。內(nèi)置自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)“即用即產(chǎn)”,避免氫氣浪費(fèi),同時(shí)配備缺水保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)及氫氣檢漏功能,確保運(yùn)行安全。
1、電解槽(Electrolytic Cell)
作用:電解水的核心反應(yīng)區(qū)域,由陰極(產(chǎn)氫)和陽(yáng)極(產(chǎn)氧)組成。
材料:
電極:通常采用耐腐蝕、高催化活性的材料,如鉑涂層鈦電極或不銹鋼電極。
隔膜:用于分隔陰陽(yáng)極,防止氫氣和氧氣混合(如質(zhì)子交換膜或高分子隔離膜)。
電解池體:多為聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)材質(zhì),耐化學(xué)腐蝕且密封性好。
原理:直流電通入后,水在陰極被還原產(chǎn)生氫氣,陽(yáng)極被氧化產(chǎn)生氧氣(副產(chǎn)物)。
2、供水系統(tǒng)
儲(chǔ)水箱:儲(chǔ)存純水(電阻率≥18.2 MΩ·cm),部分設(shè)備配備水位傳感器,缺水時(shí)自動(dòng)停機(jī)。
循環(huán)泵:將水循環(huán)送入電解槽,保持水流穩(wěn)定,同時(shí)帶走電解產(chǎn)生的熱量。
過(guò)濾裝置:預(yù)處理水中的微小顆粒或雜質(zhì),防止堵塞電極或隔膜24。
3、氣體處理系統(tǒng)
干燥器:
類(lèi)型:常用的有硅膠干燥塔、分子篩干燥器或冷凝除水裝置。
作用:去除氫氣中的水蒸氣,確保輸出氣體露點(diǎn)低于-40℃~-70℃。
壓力調(diào)節(jié)閥:穩(wěn)定氫氣輸出壓力(通常為0.2~0.4 MPa),并設(shè)置過(guò)壓保護(hù)裝置(如安全閥)13。
過(guò)濾器:去除可能殘留的液態(tài)水或微粒,保證氣體純度4。
4、電源與控制系統(tǒng)
電解電源:提供穩(wěn)定的直流電,部分設(shè)備支持電流/電壓可調(diào)以控制產(chǎn)氫速率。
控制模塊:
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解狀態(tài)(如電流、電壓、溫度、水位)。
具備故障報(bào)警功能(如缺水、過(guò)熱、過(guò)壓),并通過(guò)LED或屏幕顯示工作狀態(tài)24。
部分高機(jī)型支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化操作(如物聯(lián)網(wǎng)連接)3。
5、散熱與安全防護(hù)
散熱系統(tǒng):通過(guò)風(fēng)扇、散熱片或水冷循環(huán)帶走電解過(guò)程中產(chǎn)生的熱量,防止設(shè)備過(guò)熱13。
防爆設(shè)計(jì):
電解槽密封結(jié)構(gòu)符合防爆標(biāo)準(zhǔn),防止氫氣泄漏積聚。
部分設(shè)備集成氫氣濃度傳感器,超限s自動(dòng)切斷電源并啟動(dòng)排氣4。