一、电解制氢原理?
电解氯化钠的水溶液,生氢氧化钠和氢气(负极)、氯气(阳极)。
二、什么是水电解制氢?
水电解制氢是目前应用较广并且比较成熟的制氢方法之一。用水作原料制氢的过程实际上是氢与氧燃烧生成水的逆过程,因此只要提供一定形式的能量,就可以使水分解。利用电能使水分解生产氢气的效率一般在75%~85%,这种制氢方法工艺过程比较简单,也没有污染,但是要消耗很多电,一般每立方米氢气耗电4~5.5度,因此从节约能源方面考虑,这种制氢方法受到一定的限制。
目前水电解的工艺、设备均在不断地改进:对电解反应器电极材料的改进,以往电解质一般采用强碱性电解液,近年开发采用固体高分子离子交换膜为电解质,且此种隔膜又起到电解池阴阳极的隔膜作用;在电解工艺上采用高温高压参数以利反应进行等。
目前,我国有很多各种规模的水电解制氢装置,但均为小型电解制氢设备,其目的都是制得氢气做原料而不是作为能源。对于电解反应中的电极过程、电极材料等方面的课题,南开大学、首都师范大学等单位均曾开展过研究,随着氢能应用的逐步扩大,水电解制氢方法必将得到发展。
以水为原料的热化学循环分解水制氢方法,避免了水直接热分解所需要的高温且可降低电耗,受到人们的重视。该方法是在水反应系统中加入一中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为氢和氧,中间物不消耗,各阶段反应温度都较低。
近些年,国际上已经先后研究开发了20多种热化学循环法,有的已进入中试阶段。我国水力资源丰富,利用水力发电电解水制氢有一定的发展前景。
三、电解水制氢成本?
水电解制氢综合成本分析
1、制氢单位(电费 折旧)成本
本研究以水电解500立方米/小时的制氢产能为例,现行可采购的设备造价水平在700万元左右,制氢综合电耗≤5千瓦时/立方米,按大工业电价平均0.8元/千瓦时测算,一年按照300个工作天,24小时作业,由此可计算每年制氢3,600,000标准立方米,相当于323,640公斤氢。
年电耗费用为14,400,000元。本案设备按10年平均折旧,残值暂不考虑,由此可计算水电解制氢所得每公斤氢气的折旧加上电费成本为44.49元,每年的折旧加上电费总成本为14,398,743.6元。
2、制氢单位运营成本
为简单测算,制氢运营费用(包括人员薪资、管理运营费用等)按照折旧加上电费的总成本的30%计算,可测算水电解制氢所得每公斤氢气的运营费用成本为44.49*30%=13.35元。
3、制氢单位总成本
本案以乘用车为例,目前以丰田Mirai(未来) 氢燃料电池汽车的百公里氢耗平均水平为1公斤左右(其标称650公里续航,耗氢5公斤),据上可测得制氢每公斤综合成本(电费 折旧 运营管理)为57.84元。
结论:水电解制氢综合成本:5.784亿/万吨
四、电解水制氢原理?
电解水制氢的原理
一、氢气的工业制法
在工业上通常采用如下几种方法制取氢气、
一是将水蒸气通过灼热的焦炭,碳还原法、 。得到纯度为75%左右的氢气、
二是将水蒸气通过灼热的铁、得到纯度在97%以下的氢气、
三是由水煤气中提取氢气、得到的氢气纯度也较低。
四是电解水法、制得的氢气纯度可高达99%以上、
电解水制氢技术主要有三种、
1 、碱性水电解(AEC)。
2、 固体氧化物水电解、sol id oxide electrolytic cel ls、 SOEC、 、
3、 固体聚合物电解质水电解,SPE。 。
二、 电解水制氢原理
1 、 电解水原理
在一些电解质水溶液中通入直流电时、分解出的物质与原来的电解质完全没有关系。被分解的是作为溶剂的水,原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。
在电解水时、 由于纯水的电离度很小,导电能力低。属于典型的弱电解质。所以需要加入前述电解质。 以增加溶液的导电能力、使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。
氢氧化钾等电解质不会被电解,现以氢氧化钾为例说明、
、
1 、氢氧化钾是强电解质,溶于水后即发生如下电离过程。
KO H⇔K++O H-
于是、水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
、2。金属离子在水溶液中的活泼性不同、可按活泼性大小顺序排列如下、1/8
五、电解制氢工艺流程?
水电解制氢原理及工艺流程一、水电解制氢工艺流程 工业软水经纯水装置制取纯水,并送入原料水箱,经补水泵输入碱液系 统,补充被电解消耗的水。
电解槽中的水,在直流电的作用下被分解成H ,并与循环电解液一起分别进入框架中的氢、氧分离洗涤器后进行气液分离、洗涤、冷却。
六、电解槽制氢原理?
原理是将水分解成氢气和氧气的化学反应。电解槽中加入蒸馏水和少量氢氧化钠(NaOH)或硫酸(H2SO4),然后通电,通过电解将水分解成氢气和氧气,其中氢气释放于阴极,氧气则释放于阳极。电解槽中的电解质(NaOH或H2SO4)有助于提高水的电导率,促进反应的进行。
反应方程式:2H2O + 2e- → H2 + O2
制氢电解槽通常由电解槽本体、电源、电解质及电极、冷却系统、控制系统和安全装置等组成。在工业生产中,制氢电解槽通常采用膜电解技术,可以提高氢气产率和纯度,同时减少能源和资源的浪费。
七、简述电解制氢的原理?
答:电解法制氢是通过直流电解设备电解水,制出氢气和氧气。当直流电通过电极后,电解液中的阳离子和阴离子在电场的作用下,向异性电极吸附,即阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,并在电极上产生放电作用。
以KOH(氢氧化钾)作为溶质的电解液时,在水溶液中离解成K+(钾离子)和OH-(氢氧根离子),部分水分子也离解成H+和OH-,在电解液中有下列离子存在。
离解
KOH K++OH—
离解
H2O H++OH—
H+和K+在阴极得到电子进行还原反应,OH-在阳极失去电子进行氧化反应,制出氢气和氧气,电极反应如下: 阴极反应:2H++2e→H2 ↑
(钾离子在阴极不放电只是载流体)
阳极反应:4OH— — 4e O2+2H2O
K+在阴极上吸附一个电子还原为金属钾,在瞬间内又与水发生水解反应,而以K+状态存在于溶液中,所以K+在放电反应中只起携带电子促进水分子解离的作用。
八、水电解制氢、甲醇制氢与氨分解制氢各有什么优缺点?
水电解最大的优点是制取的氢气纯度很高,缺点是用电多。水 电 解 制 氢 : 成 本 较 高
九、制氢电解槽怎么用?
.氢氧发生器是利用水电解产生氢气和氧气的电化学设备。电解槽是氢氧发生器的核心部件,在电解槽中直流电电解碱液产生氢氧混合气。氢氧发生器在使用时,提高电解槽的产气效率,防止电解槽电解过程出现内爆、翻液等事故是推广氢氧发生器使用的关键。
3.现有电解槽由多组极板组成,其极板越多,面积越大,氢氧发生器的产气量越大。氢氧发生器电解槽在正常运行时会产生大量的热,电解槽需要良好散热才能够长期稳定运行。以往的电解槽散热会在电解槽极板之间设置散热风道并采用风冷的形式进行散热,由于散热风道的加入,电解槽体积往往比较大,需要在氢氧发生器电解槽极板之间增设换热板和支撑板,导致电解槽结构复杂,由于电解槽内部的换热板和支撑板,不参加电解过程,降低了碱液与极板的接触面积,不能够实现满液运行,在正常运行时,电解槽内部储存电解后的氢气和氧气,容易发生内爆等安全问题。
十、海水直接电解制氢原理?
海水直接电解制氢是一种利用海水中的水分进行电解,通过电解反应将水分分解为氢和氧的技术。它的原理如下:
1. 海水中含有许多杂质和离子,其中最主要的是 Na+ 和 Cl- 离子。电解海水时需要采用导电性能良好的电极材料,这通常是金属或碳材料。
2. 通过施加电流,电解反应会发生在电极表面。电流通过海水中的离子,使得正极(即阳极)上的 Cl- 离子被氧化,产生氯气;而负极(即阴极)上的 Na+ 离子则被还原,产生氢气和氢氧化钠(NaOH)。
3. 由于电解反应是在海水中发生的,所以海水的成分对电解过程有很大的影响。首先,海水中的含盐量越高,电解所需的电能就越大。其次,海水中的离子含量也会对电解反应速率和产生的氢气质量产生影响。
需要注意的是,海水直接电解制氢技术目前仍处于实验室阶段,存在一些技术挑战和经济限制,如电极材料的使用寿命、电解过程中的能源耗费等问题。但是,如果能够克服这些挑战,这种技术有望成为一种可持续发展的能源解决方案,因为海水资源在全球范围内非常丰富。