पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन - प्रौद्योगिकी और उपकरण

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के प्रभाव में पानी ऑक्सीजन और हाइड्रोजन में विघटित हो जाता है। सेल के लिए डीसी वोल्टेज, एक नियम के रूप में, तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा के सुधार द्वारा प्राप्त किया जाता है। एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में, आसुत जल इलेक्ट्रोलिसिस से गुजरता है, जबकि रासायनिक प्रतिक्रिया निम्नलिखित प्रसिद्ध योजना के अनुसार आगे बढ़ती है: 2H2O + ऊर्जा -> 2H2 + O2।

पानी के अणुओं को भागों में विभाजित करने के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन की तुलना में दो गुना अधिक मात्रा में हाइड्रोजन प्राप्त होता है। संयंत्र में गैसों को उपयोग से पहले निर्जलित और ठंडा किया जाता है। आग को रोकने के लिए डिवाइस के आउटलेट पाइप हमेशा गैर-वापसी वाल्व से सुरक्षित होते हैं।

संरचना स्वयं स्टील पाइप और मोटी स्टील शीट से बनी है, जो पूरी संरचना को उच्च कठोरता और यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है। गैस टैंकों का दबाव परीक्षण किया जाना चाहिए।

डिवाइस की इलेक्ट्रॉनिक इकाई उत्पादन प्रक्रिया के सभी चरणों को नियंत्रित करती है और ऑपरेटर को पैनल और दबाव गेज के मापदंडों की निगरानी करने की अनुमति देती है, जो सुरक्षा की गारंटी देता है। विद्युत अपघटन की दक्षता ऐसी होती है कि 500 ​​मिली पानी से लगभग 4 kW/h विद्युत ऊर्जा की लागत से दोनों गैसों का लगभग 500 घन मीटर प्राप्त होता है।

हाइड्रोजन उत्पादन के अन्य तरीकों की तुलना में जल इलेक्ट्रोलिसिस के कई फायदे हैं। सबसे पहले, उपलब्ध कच्चे माल का उपयोग किया जाता है - विखनिजीकृत पानी और बिजली। दूसरा, उत्पादन के दौरान कोई प्रदूषणकारी उत्सर्जन नहीं होता है। तीसरा, प्रक्रिया पूरी तरह से स्वचालित है। अंत में, आउटपुट काफी शुद्ध (99.99%) उत्पाद है।

इसलिए, इलेक्ट्रोलिसिस संयंत्र और उनसे उत्पादित हाइड्रोजन का उपयोग आज कई उद्योगों में किया जाता है: रासायनिक संश्लेषण में, धातुओं के ताप उपचार में, वनस्पति तेलों के उत्पादन में, कांच उद्योग में, इलेक्ट्रॉनिक्स में, बिजली में शीतलन प्रणाली आदि में।

इलेक्ट्रोलिसिस संयंत्र निम्नानुसार व्यवस्थित है। बाहर हाइड्रोजन जनरेटर कंट्रोल पैनल है। इसके अलावा, एक सुधारक, एक ट्रांसफार्मर, एक वितरण प्रणाली, एक विखनिजीकृत जल प्रणाली और इसकी पुनःपूर्ति के लिए एक ब्लॉक स्थापित किया गया है।

एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में, कैथोड प्लेट की तरफ हाइड्रोजन का उत्पादन होता है और एनोड की तरफ ऑक्सीजन का उत्पादन होता है। यहीं से गैसें कोशिका छोड़ती हैं। उन्हें अलग किया जाता है और एक विभाजक को खिलाया जाता है, फिर डिमिनरलाइज्ड पानी से ठंडा किया जाता है, फिर गुरुत्वाकर्षण द्वारा तरल चरण से अलग किया जाता है। हाइड्रोजन को एक स्क्रबर में भेजा जाता है जहां तरल बूंदों को गैस से निकाल कर एक कॉइल में ठंडा किया जाता है।

अंत में, हाइड्रोजन को फ़िल्टर किया जाता है (विभाजक के शीर्ष पर फ़िल्टर), जहां पानी की बूंदें पूरी तरह समाप्त हो जाती हैं, और सुखाने वाले कक्ष में प्रवेश करती हैं। ऑक्सीजन आमतौर पर वातावरण को निर्देशित किया जाता है। डिमिनरलाइज्ड पानी को वॉशर में पंप किया जाता है।

यहाँ, पानी की विद्युत चालकता को बढ़ाने के लिए लाई का उपयोग किया जाता है। यदि इलेक्ट्रोलाइज़र का संचालन सामान्य रूप से जारी रहता है, तो तरल को वर्ष में एक बार थोड़ी मात्रा में ऊपर चढ़ाया जाता है। ठोस पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड को एक तरल टैंक में दो-तिहाई डिमिनरलाइज्ड पानी से भरा हुआ रखा जाता है, फिर घोल में पंप किया जाता है।

इलेक्ट्रोलाइज़र की जल शीतलन प्रणाली दो उद्देश्यों की पूर्ति करती है: यह तरल को 80-90 °C तक ठंडा करती है और परिणामी गैसों को 40 °C तक ठंडा करती है।

गैस विश्लेषण प्रणाली हाइड्रोजन के नमूने लेती है। विभाजक में लाई की बूंदों को अलग किया जाता है, गैस को विश्लेषक को खिलाया जाता है, दबाव कम किया जाता है, और हाइड्रोजन की ऑक्सीजन सामग्री की जाँच की जाती है। हाइड्रोजन को टैंक में निर्देशित करने से पहले, ओस बिंदु को हाइग्रोमीटर में मापा जाता है। ऑपरेटर या कंप्यूटर को यह तय करने के लिए एक संकेत भेजा जाएगा कि उत्पादित हाइड्रोजन भंडारण टैंक में डिलीवरी के लिए उपयुक्त है या नहीं, गैस स्वीकृति शर्तों को पूरा करती है या नहीं।

यूनिट के कामकाजी दबाव को स्वचालित नियंत्रण प्रणाली द्वारा नियंत्रित किया जाता है। सेंसर इलेक्ट्रोलाइज़र में दबाव के बारे में जानकारी प्राप्त करता है, जिसके बाद डेटा को कंप्यूटर पर भेजा जाता है, जहां इसकी तुलना निर्धारित मापदंडों से की जाती है। परिणाम को 10 mA के क्रम पर एक संकेत में परिवर्तित किया जाता है और ऑपरेटिंग दबाव पूर्व निर्धारित स्तर पर बनाए रखा जाता है।

यूनिट का ऑपरेटिंग तापमान एक वायवीय डायाफ्राम वाल्व द्वारा नियंत्रित किया जाता है।कंप्यूटर इसी तरह सेटपॉइंट के साथ तापमान की तुलना करेगा और अंतर को उपयुक्त सिग्नल में परिवर्तित कर देगा पीएलसी.

ब्लॉकिंग और अलार्म सिस्टम द्वारा इलेक्ट्रोलाइज़र की सुरक्षा सुनिश्चित की जाती है। हाइड्रोजन रिसाव के मामले में, डिटेक्टरों द्वारा स्वचालित रूप से पता लगाया जाता है। इस मामले में, कार्यक्रम तुरंत पीढ़ी को बंद कर देता है और पंखे को कमरे को हवादार करने के लिए शुरू करता है। ऑपरेटर को एक पोर्टेबल लीक डिटेक्टर रखना चाहिए। ये सभी उपाय इलेक्ट्रोलाइज़र के संचालन में उच्च स्तर की सुरक्षा प्राप्त करना संभव बनाते हैं।