Generador d'hidrogen

Els generadors d'hidrogen utilitzen la dissociació electrolítica de l'aigua per generar un subministrament continu d'hidrogen d'alta puresa. La puresa de l'aigua és important per al seu rendiment òptim.

S'han d'evitar els següents contaminants:
Ions
Els ions presents a l'aigua poden interferir amb el procés d'electròlisi i danyar les cèl·lules electroquímiques. S'han d'evitar. Les resines d'intercanvi iònic i/o les tecnologies d'osmosi inversa poden eliminar la majoria dels ions presents a l'aigua de l'aixeta, fent que l'aigua sigui adequada per a aquesta aplicació.

Partícules
Les partícules poden dipositar-se a les línies i membranes, danyar les cèl·lules electroquímiques i interferir amb el funcionament de l'instrument.

Orgànics
Càrregues elevades d'orgànics podrien crear dipòsits a la superfície dels elèctrodes o formar un recobriment a les membranes i, per tant, afectar el corrent local. A més, els bacteris poden utilitzar els compostos orgànics com a nutrients i, per tant, s'han de reduir al mínim.

Bacteris
Els nivells de bacteris s'han de mantenir al mínim, per evitar la formació de biofilm a l'interior de l'instrument. Els nivells de bacteris es poden minimitzar controlant els nivells d'orgànics presents a l'aigua. També es pot utilitzar la filtració.

Els usuaris de generadors d'hidrogen han de seguir les recomanacions del fabricant sobre la qualitat de l'aigua necessària per als seus instruments. La qualitat de l'aigua és important per al funcionament òptim dels generadors d'hidrogen, i alguns instruments tenen un mesurador de resistivitat o conductivitat integrat per evitar danys a l'instrument a causa d'una qualitat inadequada de l'aigua. Normalment es recomana aigua acabada de purificar, amb una resistivitat igual o superior a 1 MΩ.cm.

La producció d'hidrogen a través de generadors d'hidrogen està emergint com una de les opcions clau per emmagatzemar l'energia de l'aigua i els combustibles fòssils. Actualment, el gas hidrogen s'utilitza en pocs vehicles com a combustible lliure de contaminació, ja que el gas es genera a partir de l'aigua i el subproducte de la seva combustió és l'aigua. Per tant, és probable que la producció d'hidrogen tingui un paper important a l'hora d'afrontar els reptes energètics crítics.
Ara, aquesta tecnologia també s'utilitza en diverses aplicacions com piles de combustible, processament químic, refinació, recuperació de petroli, etc.

La investigació i el desenvolupament constants han permès la innovació de generadors d'hidrogen que són mitjans més segurs, més ecològics, més eficients i més rendibles per generar gas d'hidrogen sota demanda que els cilindres d'alta pressió per a aplicacions d'ús final.

El component principal d'un generador d'hidrogen és la seva cèl·lula electròlitzadora que inclou dos elèctrodes, és a dir, un ànode i un càtode. Els dos elèctrodes estan separats per la membrana d'intercanvi iònic. S'utilitza un catalitzador de platí als elèctrodes per dur a terme el procés d'electròlisi. L'amoníac líquid és la matèria primera utilitzada en el generador d'hidrogen. Després de la vaporització, s'instal·la un catalitzador de níquel activat a la caldera de descomposició. Un cop fet l'intercanvi de calor, el gas descompost es refreda, l'amoníac del gas es recupera de la calor i entra a la caldera de descomposició per a la descomposició. Es genera un gas mixt que normalment entra al sistema de purificació de gas per eliminar la humitat i altres impureses. D'aquesta manera, es genera hidrogen.

Tot i que l'emmagatzematge d'energia d'hidrogen és més car que els combustibles fòssils a causa de la seva major densitat, l'augment de la conscienciació entre la gent de tot el món sobre vehicles ecològics i d'emissions zero està augmentant la demanda d'hidrogen. La regió Àsia-Pacífic té actualment la quota de mercat més alta, a causa de molts factors com l'augment de la demanda de piles de combustible a la indústria de l'automòbil, l'augment de la demanda de diversos fertilitzants d'amoníac i molt més.

A més, el tancament temporal de les instal·lacions de producció va dificultar fins a cert punt el creixement del mercat dels generadors d'hidrogen. D'altra banda, la demanda d'energia contínua als hospitals, especialment durant el període inicial de la pandèmia, ha impulsat la demanda de piles de combustible d'hidrogen, la qual cosa ha afectat positivament el mercat dels generadors d'hidrogen.

A més, la necessitat de nombroses matèries primeres químiques en diverses indústries ofereix oportunitats lucratives per al creixement de la indústria del generador d'hidrogen. El ràpid desenvolupament de les tecnologies i l'eficiència elèctrica dels generadors d'hidrogen recolliran grans perspectives i un creixement exponencial al mercat en un futur proper.

Un generador d'hidrogen és un dispositiu utilitzat per generar gas d'hidrogen (H2), i el seu principi de funcionament es basa en la reacció de l'aigua electrolítica. El següent és el principi de funcionament i la funció del generador d'hidrogen:

Principi de funcionament
El principi de funcionament d'un generador d'hidrogen implica principalment la reacció d'electròlisi de l'aigua. Normalment, l'aigua (H2O) està formada per hidrogen (H2) i oxigen (O2), mentre que el procés d'electròlisi de l'aigua la descompon en hidrogen i oxigen. L'equació de la reacció específica és la següent:

2H2O (liquid) ->2H2 (gas)+O2 (gas)
En un generador d'hidrogen, generalment s'utilitza una pila electrolítica, que inclou dos elèctrodes: un ànode i un càtode. Aquests dos elèctrodes estan submergits en una solució d'electròlit, generalment una solució alcalina (com l'hidròxid de sodi) o àcida (com l'àcid sulfúric).
Quan una font d'alimentació externa (generalment una font d'alimentació de corrent continu) està connectada als elèctrodes de la cel·la electrolítica, es produeixen les dues reaccions següents:

Al càtode, les molècules d'aigua (H2O) reben electrons i es redueixen a gas hidrogen (H2)
2H2O (liquid)+2 electrons ->H2 (gas)+2 ions hidròxid (2OH -)
A l'ànode, les molècules d'aigua perden electrons i s'allibera oxigen (O2):
2H2O (liquid) ->O2 (gas)+4 ions hidrogen (4H+)+4 electrons
Aquestes reaccions descomponen l'aigua en hidrogen i oxigen, que es descarreguen des de la sortida de gas a la cel·la d'electròlisi, mentre que l'oxigen es descarrega de la sortida de gas a la cel·la d'electròlisi.

Funció
La funció principal d'un generador d'hidrogen és generar gas d'hidrogen d'alta puresa. Té una àmplia gamma d'aplicacions en diversos laboratoris i aplicacions industrials, incloent però no limitada a:
Aplicacions de laboratori: S'utilitza per a experiments químics al laboratori, preparació de mostres i com a agent reductor a la cambra de reacció.

Aplicacions industrials: S'utilitza en processos industrials com ara soldadura de metalls, fabricació de semiconductors, producció química, etc. L'hidrogen també s'utilitza com a combustible per a piles de combustible i vehicles d'hidrogen.

Emmagatzematge d'energia: l'hidrogen es considera una de les formes d'emmagatzematge d'energia renovable, i els generadors d'hidrogen s'utilitzen per convertir l'energia elèctrica en hidrogen per generar electricitat quan sigui necessari.

Laboratori i investigació: en el camp del laboratori i la investigació, l'hidrogen es pot utilitzar per estudiar les propietats químiques de l'hidrogen, la tecnologia de l'energia de l'hidrogen i els camps d'investigació relacionats.

Humitat
Els generadors d'hidrogen depenen de l'aigua i l'electricitat per produir hidrogen. El generador d'hidrogen utilitza electricitat per separar l'oxigen i l'hidrogen i després emet oxigen per un costat i hidrogen per l'altre costat.
Com que utilitza aigua, a l'interior del generador hi ha molta humitat que pot ser una font de soroll durant l'R+D que és un dels obstacles que hem hagut de superar.
El generador d'hidrogen té dues columnes de material absorbent que pretenen reduir la humitat. La humitat és molt baixa, però com que els nostres sensors són molt sensibles als nivells d'humitat, necessitàvem una manera de baixar encara més aquest nivell.
Vam plantejar aquest problema durant la conferència i una de les idees que vam recollir va ser que és possible utilitzar més d'aquestes trampes d'humitat. Curiosament, aquestes columnes es poden assecar i reutilitzar, si esteu segurs que les podeu segellar prou bé perquè no hi hagi fuites.

Pressió
Quan manejàvem el generador d'hidrogen, també era important per a nosaltres saber que el generador d'hidrogen específic que estàvem utilitzant podia suportar una pressió de fins a 5 bar. Una de les nostres necessitats és omplir petits cilindres amb H2 a una pressió superior al nivell atmosfèric. Per omplir aquests cilindres, necessitem que la font d'H2 tingui una pressió superior a la pressió objectiu.

Flux
Hem après que per al model de generador d'hidrogen específic que utilitzem, el seu cas d'ús previst és formar part del GC on l'hidrogen s'utilitza com a transportador de gas. Atès que el GC requereix cabals més baixos, el generador no podia gestionar el cabal que vam introduir i per això presentava problemes.
Un nivell de cabal més petit és més segur d'utilitzar. El generador d'H2 també disposa de protocols de protecció que comprova automàticament si hi ha un consum d'hidrogen (basat en una certa resistència del flux) perquè l'hidrogen no s'escampi al laboratori.

Els productes es venen a totes les regions de la Xina i s'exporten a països de tot el món. S'han venut a més de 20 països i regions, inclosos els Estats Units, Alemanya, el Marroc, Kenya, l'Aràbia Saudita, Vietnam, Algèria, l'Índia, Tanzània i Taiwan. Va proporcionar amb èxit empreses conegudes com China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group i altres empreses conegudes. Hi ha moltes estacions d'hidrogenació d'hidrogen verd com Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, etc. ofereixen projectes verds i de fabricació d'hidrogen.