H2 va O2 hosil qilish uchun suvni elektroliz qilish
Elektrolitik vodorod va kislorod uskunasining asosiy qismlari bo'lgan titanium anodlar barqaror sifatga ega, ekologik jihatdan qulay va ikkilamchi ifloslanishga ega emas, past haddan tashqari potentsial, yaxshi energiya tejovchi ta'sirga ega va energiyani 15-20% tejashga qodir. Plastinka, to'r, quvur shakllari va maxsus shaklli qismlar mavjud.
1. Suvni elektroliz qilish yo'li bilan vodorod ishlab chiqarish bo'yicha ilmiy-tadqiqot ishlari Suvni elektroliz qilish yo'li bilan vodorod olish H2 ni sanoat va arzon narxlarda tayyorlashga erishishning muhim vositasi bo'lib, 99% dan 99,9% gacha tozalik bilan mahsulot ishlab chiqarish mumkin. Har yili mamlakatimizda suvni elektroliz qilish yo'li bilan vodorod ishlab chiqarish uchun elektr energiyasi iste'moli (1,5×107) kVt/soatdan oshadi. Elektrodlar orasidan oqim o'tganda katodda vodorod, anodda kislorod hosil bo'ladi va suv elektrolizlanadi [2]. Suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish uskunasining asosiy qismi elektrolitik hujayra bo'lib, elektrod materiali elektrolitik hujayraning kalitidir. Elektrodning ishlashi sifati asosan hujayra kuchlanishini va suv elektrolizining energiya sarfini aniqlaydi va to'g'ridan-to'g'ri narxga ta'sir qiladi. Vodorod ishlab chiqarish uchun suvni parchalash uchun elektr energiyasini ta'minlash samaradorligi odatda 75% dan 85% gacha. Jarayon oddiy va ifloslanishsiz, lekin quvvat iste'moli katta, shuning uchun uni qo'llash muayyan cheklovlarga bog'liq. Suvni elektroliz qilish elektrolitlar bilan to'ldirilgan va diafragma orqali anod kamerasiga va katod kamerasiga bo'lingan elektrolitik hujayrada amalga oshiriladi. Har bir kameraga elektrodlar joylashtiriladi. Suv juda past o'tkazuvchanlikka ega bo'lganligi sababli, elektrolitlar bilan suvli eritma (taxminan 15% kontsentratsiyasi) ishlatiladi. Elektrodlar orasidagi oqim ma'lum bir kuchlanishda o'tganda, vodorod katodda, kislorod esa anodda ishlab chiqariladi va shu bilan suv elektroliziga erishiladi. Nazariy jihatdan, platina metallari suv elektroliz elektrodlari uchun eng ideal metallardir, lekin amalda nikel bilan qoplangan temir elektrodlar ko'pincha uskunalar va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish uchun ishlatiladi. Suv elektrolizlanganda elektrod reaktsiyasi formulasi quyidagicha bo'ladi [3]. Kislotali eritmada katod reaksiyasi: 4H++4e=2H2∏=0V Anod reaksiyasi: 2H2O =4H++O2+4e∏ =1.23V Ishqoriy eritmada katod reaksiyasi: 4H2O +4e=2H2+4OH∏=-0.828V Anod reaksiyasi: 4OH-=2 H2O+O2+4e∏=0.401V Yuqoridagi formuladan ko'rinib turibdiki, suv elektrolizining umumiy reaksiyasi kislotali yoki ishqorli eritmada bo'ladimi, quyidagicha bo'ladi. 2H2O=2H2+O2 Suvning nazariy parchalanish kuchlanishi pH qiymatiga hech qanday aloqasi yoʻq, shuning uchun elektrolitlar sifatida kislotali yoki ishqorli eritmalardan foydalanish mumkin. Biroq, elektrolitik hujayra tuzilishi va material tanlash nuqtai nazaridan, kislotali eritmalardan foydalanish turli xil nosozliklarga moyil. Shuning uchun ishqoriy eritmalar hozir sanoatda qo'llaniladi.
(1) An'anaviy gidroksidi elektroliz texnologiyasi Ishqoriy suv elektrolizi hozirda vodorodni tayyorlashning keng tarqalgan va etuk usuli hisoblanadi. Ushbu usul yuqori jihozlarni talab qilmaydi va investitsiyalar asosan uskunada to'planadi; ishlab chiqarilgan vodorod yuqori tozalikka ega, ammo samaradorlik juda yuqori emas. Jarayon, shuningdek, nisbatan ekologik toza va ifloslanishsiz, lekin u juda ko'p elektr energiyasini iste'mol qiladi va shuning uchun ma'lum cheklovlarga bog'liq. Sanoatda suv elektrolizining bosimi odatda 1,65 dan 2,2 V gacha. Elektrod materialining xizmat qilish muddati va suv elektrolizining energiya iste'moli gidroksidi suv elektroliz elektrodi materiallari sifatini baholashda asosiy omillardir. Oqim zichligi katta bo'lmaganda, asosiy ta'sir etuvchi omil ortiqcha potentsialdir; oqim zichligi oshganda, ortiqcha potentsial va qarshilik kuchlanishining pasayishi energiya iste'molining asosiy omillariga aylanadi. Amaliy qo'llashda sanoat elektrodlari quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak [3]: (1) yuqori sirt maydoni; (2) yuqori o'tkazuvchanlik; (3) yaxshi elektrokatalitik faollik; (4) uzoq muddatli mexanik va kimyoviy barqarorlik; (5) kichik pufakchali yog'ingarchilik; (6) yuqori selektivlik; (7) olish oson va arzon narx; (8) xavfsizlik. Suv elektrolizi ko'pincha kattaroq oqim zichligini talab qiladi (4000 A / m2 dan yuqori), shuning uchun 2 va 4 nuqtalar muhimroqdir. Yuqori o'tkazuvchanlik ohmik polarizatsiya tufayli energiya yo'qotilishini kamaytirishi mumkinligi sababli, yuqori barqarorlik elektrod materiallarining uzoq umrini ta'minlaydi. 1 va 3 vodorod va kislorod evolyutsiyasining haddan tashqari potentsialini kamaytirish talablari va elektrod ish faoliyatini baholash uchun muhim ko'rsatkichlardir.
(2) Qattiq polimer elektrolitlari SPE suv elektrolizi texnologiyasi Elektrolit kabi suyuqlikli elektrolizator past samaradorlikka ega, harakat qilish noqulay va ko'pincha texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi, odamlar qattiq polimerni ishlab chiqish va qo'llash bo'yicha tadqiqotlar olib borishga turtki bo'lgan yangi elektrolitlarni faol ravishda qidirmoqdalar. elektrolit (SPE), shuningdek, proton almashinuvi membranasi (PEM) sifatida ham tanilgan. Hozirgi vaqtda elektrolizator elektrolit sifatida qattiq Nafion perftorsulfonik kislota membranasidan foydalanadi. Elektrod qimmatbaho metallar yoki ularning katalitik ko'rsatkichlari yuqori bo'lgan oksidlaridan foydalanadi, ular katta o'ziga xos sirt maydoniga ega kukun shaklida tayyorlanadi va membrana va elektrodning barqaror birikmasini hosil qilish uchun Teflon yordamida Nafion membranasining har ikki tomoniga yopishtiriladi va bosiladi.
(3) Yuqori haroratli bug 'elektrolizi jarayoni Suv elektrolizi orqali vodorod ishlab chiqarishning yana bir usuli yuqori haroratli bug' elektrolizidir. Bu qattiq oksidli yonilg'i xujayralaridan olingan usul. Elektroliz kamerasi odatda elektrolit sifatida Y2O3-stabillangan ZrO2 dan foydalanadi. Harorat qanchalik baland bo'lsa, qarshilik shunchalik past bo'ladi. Biroq, materialning issiqlikka chidamliligi nuqtai nazaridan, yuqori harorat chegarasi afzalroq 1000 daraja . Odatda katod sifatida nikel va keramika aralash sinterlangan korpus ishlatiladi va anod sifatida o'tkazuvchan kaltsiy titan kompozit oksidi ishlatiladi.
2. Biologik vodorod ishlab chiqarishni rivojlantirish Vodorod olish uchun mikroorganizmlardan foydalanish mavzusi o'nlab yillar davomida o'rganilgan. 1930-yillarda vodorod ishlab chiqarish uchun bakterial qorong'u fermentatsiya haqida birinchi hisobot xabar qilindi. Keyinchalik, 1942 yilda Gaffron va Rubin yashil suv o'tlari vodorod ishlab chiqarish uchun yorug'lik energiyasidan foydalanganligi haqida xabar berishdi va 1949 yilda Gest va Kamen fototrofik vodorod ishlab chiqaruvchi bakteriyalarni kashf etdilar. Spruit 1958 yilda suv o'tlari karbonat angidridni biriktirmasdan to'g'ridan-to'g'ri fotoliz orqali vodorod ishlab chiqarishi mumkinligini tasdiqladi. Healy (1970) ning tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, yorug'lik intensivligi juda yuqori bo'lsa, Chlamydomonas moewsuii ning vodorod ishlab chiqarish jarayoni kislorod ishlab chiqarish tufayli inhibe qilinadi. 1970-yillardagi energiya inqirozi davrida butun dunyoda biovodorod ishlab chiqarish bo'yicha ko'plab tadqiqotlar olib borildi. Thauer 1976 yilda qorong'u fermentatsiyani haqiqiy ishlab chiqarishda qo'llash qiyinligini ta'kidladi, chunki u 1 mol glyukozadan faqat 4 mol vodorod va 2 mol sirka kislotasini ishlab chiqarishi mumkin edi. Fototrofik bakteriyalar organik kislotalar kabi substratlarni to'liq vodorodga aylantira oladi, shuning uchun o'shandan beri biovodorod ishlab chiqarish bo'yicha tadqiqotlar asosan fotofermentatsiyaga qaratilgan. 1980-yillarning boshlarida butun dunyo bo'ylab tadqiqot va ishlanma dasturlarida (AR&D) qayta tiklanadigan energiyani qo'llab-quvvatlash asta-sekin kamaydi. 1990-yillarning boshlariga kelib, ekologik muammolar tobora jiddiy tus oldi va odamlarning diqqati muqobil energiyaga qaratildi. Germaniya, Yaponiya va Qo'shma Shtatlarda biovodorod ishlab chiqarish ilmiy-tadqiqot ishlarini qo'llab-quvvatlash bilan suvdan vodorod ishlab chiqarish uchun yorug'lik energiyasidan foydalangan holda yosunlar sohasi keng o'rganildi. Biroq, bu jarayonda quyosh energiyasining umumiy konvertatsiya qilish samaradorligi hali ham juda past. Boshqa tomondan, qorong'u fermentatsiya va fototrofik bakteriyalar vodorodni arzon substratlardan yoki organik chiqindilardan ishlab chiqarishi mumkin. U toza energiya ishlab chiqarishi va organik chiqindilarni qayta ishlashga qodir bo'lganligi sababli, AQSh va Yaponiya hukumatlari bir qancha uzoq muddatli tadqiqot dasturlarini qo'llab-quvvatladilar. Biovodorod ishlab chiqarish texnologiyasini amalda qo'llash XXI asrning o'rtalarida amalga oshirilishi kutilmoqda. Mikrobial vodorod ishlab chiqarish kashf etilganidan beri yarim asrdan ko'proq vaqt o'tdi, ammo biovodorod ishlab chiqarish amalda qo'llanilmadi. Mikroorganizmlarni skrining qilish, reaktorlarni loyihalash va ish sharoitlarini optimallashtirish kabi ko'plab texnik muammolar hali ham hal qilinmoqda va bu texnologiyaning narxi ham e'tiborga olingan. Iqtisodiy nuqtai nazardan, biovodorod ishlab chiqarish texnologiyasi yaqin kelajakda an'anaviy kimyoviy vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi bilan raqobatlasha olmaydi. Biroq, atrof-muhitni muhofaza qilish nuqtai nazaridan, biovodorod ishlab chiqarish istiqbollari juda keng bo'ladi. Biovodorod ishlab chiqarish quyidagilarni o'z ichiga oladi: fotosintetik biovodorod ishlab chiqarish tizimi (shuningdek, to'g'ridan-to'g'ri biofotoliz vodorod ishlab chiqarish tizimi sifatida ham tanilgan); fotoliz biovodorod ishlab chiqarish tizimi (shuningdek, bilvosita biofotoliz vodorod ishlab chiqarish tizimi sifatida ham tanilgan); fotosintetik heterotrof bakteriyalar suv gazini aylantirish reaktsiyasi vodorod ishlab chiqarish tizimi; fotofermentatsiya biovodorod ishlab chiqarish tizimi; anaerob fermentatsiya biovodorod ishlab chiqarish tizimi (shuningdek, qorong'u fermentatsiya biovodorod ishlab chiqarish tizimi sifatida ham tanilgan); fotosintez-fermentatsiya gibrid biovodorod ishlab chiqarish tizimi; in vitro gidrogenaza biovodorod ishlab chiqarish tizimi va boshqalar Vodorod energiyasi toza va yuqori kaloriyali energiya manbai hisoblanadi. Vodorod ishlab chiqarish uchun tabiatdagi qayta tiklanadigan suv resurslaridan foydalanish, shubhasiz, kelajakda insoniyat uchun afzal qilingan usuldir.
Yarim asrdan ko'proq vaqt davomida olib borilgan tadqiqotlardan so'ng, suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish va bio-vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi katta muvaffaqiyatlarga erishgan bo'lsa-da, ular hali ham asosan rivojlanish bosqichida va hali amaliy foydalanishga topshirilmagan. Quyosh energiyasining past konvertatsiya qilish samaradorligi, suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarishning yuqori energiya iste'moli, mahsulotni inhibe qilish, ish sharoitlari va boshqalar kabi turli cheklovchi omillar mavjud vodorod ishlab chiqarish tizimlarining vodorod ishlab chiqarish tezligini etarlicha yuqori emas yoki iqtisodiy emas va boshqa ko'plab to'siqlarga muhtoj. yanada sindirish uchun. Ishlab chiqarish xarajatlarini yanada pasaytirish va ishlab chiqarish samaradorligini oshirish uchun biz kelajakdagi tijorat operatsiyalariga tayyorgarlik ko'ramiz.
Kompaniya: Baoji Dynamic Trading Co., Ltd
Mamlakat: Xitoy
Qo'shish: Baoti yo'li, Jintai, Baoji shahri, Shaanxi, Xitoy
Uyali telefon:+86 18391894207(WHATSAPP)
Gmail% 3aalisa@jmyunti.com
Veb-sayt: www.jm-titanium.com
