Технологии в электронной промышленности №6'2011

Щелочной электролиз в противовес электролизу с использованием ионно-обменных мембран

Икард Митч (Icard Mitch)

Надоленко Вадим

Холлиншид Грег (Hollingshead Greg)


Электролиз — процесс получения водорода и кислорода из воды с использованием электричества. На базовом уровне требуется контейнер для воды, метод пропускания электрического тока и сепаратор для накопления водорода и кислорода. Чтобы увеличить эффективность процесса, в воду добавляют электролит. Основное различие между щелочным и ИОМ-электролизом в том, как электролит задействуется в процесс. В щелочных системах электролит добавлен в воду. В ИОМ-системах электролитом является сепаратор. Остальная часть оборудования в обеих системах подобна.

Системы щелочного электролиза имеют ряд преимуществ. Перечислим различные нюансы каждой технологии:

  • Проверенная технология. Первое преимущество системы щелочного электролиза — долгая история индустриального применения. Щелочной электролиз — это зрелая и хорошо изученная технология, применяемая в промышленном производстве водорода более 50 лет.
  • Материалы и стоимость. Модули щелочного электролиза производятся из нержавеющей стали, никеля и полисульфидных материалов, сравнительно недорогих и доступных. ИОМ-модули производятся из нержавеющей стали и полисульфидных материалов, а также титана и платино-иридия, которые чрезвычайно дороги. Стоимость эксплуатации ИОМ-систем также выше из-за высоких цен на заменяемые комплектующие.
  • Эффективность. Согласно теоретическим выкладкам, ИОМ-системы должны быть в высшей степени эффективны. К сожалению, такая эффективность не может быть реализована на практике в производственном масштабе. Высокая стоимость материалов делает бессмысленным производство высокоэффективных ИОМ-систем, а существующие индустриальные версии менее эффективны, чем щелочные.
  • Требования к чистоте воды. Недостатком ИОМ-систем является использование ультрачистой воды. Любые системы электролиза необходимо пополнять водой взамен расщепленной на водород и кислород. Щелочные системы более устойчивы и могут работать с водой сопротивлением от 0,2 до 1 МОм/см.
  • Класс опасности. ИОМ-системы содержат узлы, способные искрить. Как следствие, ИОМ-системы необходимо располагать в хорошо проветриваемом помещении, чтобы исключить возможность взрыва от искры при утечке водорода.

Учитывая эти и другие особенности, компания Teledyne сосредоточила усилия на разработке генераторов на основе щелочного электролиза. В производстве используются проверенные надежные компоненты американских и европейских компаний. В частности, благодаря тому, что системы проектируются без искрящих узлов, генераторы Teledyne работают в помещениях 1-го класса опасности, подвалах и других закрытых помещениях (рис. 1, 2).

 Генератор Teledyne Titan HMXT

Рис. 1. Генератор Teledyne Titan HMXT

 Панель управления Teledyne Titan HMXT

Рис. 2. Панель управления Teledyne Titan HMXT

О компании Teledyne Energy

  • Производит системы производства водорода свыше 35 лет.
  • Водород высокой чистоты (99,9998%).
  • Свыше 500 различных конфигураций промышленных установок.
  • Водородные системы проектируются в соответствии с международными стандартами.
  • Стабильная производительность при разбросе температуры окружающей среды от экстремально низкой до экстремально высокой.
  • Возможен индивидуальный проект системы по условиям заказчика.
  • Более 24 дистрибьюторов и представителей по всему миру для поддержки на местах.
  • Сферы применения: охлаждение электростанций, производство оптоволокна, микроэлектроники, стекла, обработка металлов, пищевая промышленность.
  • Сертификаты ГОСТ-Р, Ростехнадзор.

Автономная установка производства водорода

Автономная установка производства водорода — это автономный водородный завод, выполненный в контейнере. Она может быть размещена в любом месте, где требуется водород. Для того чтобы установить систему и начать работать, нужны только бетонное основание, источники электричества и воды. Установка, размещенная в стандартном 40-футовом контейнере, способна производить 2966 кубических футов водорода (84 м3) в час под давлением 2500 psi. Такой объем производительности дает возможность использовать ее в промышленности, в частности, для нужд электростанций, производства стекла, полупроводников, обработки металлов и т. д. Модульное исполнение позволяет оперативно перемещать установку на различные участки, что может быть чрезвычайно важно для производств с непрерывным технологическим циклом, например в микроэлектронике (рис. 3).

 Генератор Н2 в контейнерном исполнении

Рис. 3. Генератор Н2 в контейнерном исполнении

Водород. Решения для электростанций

Передовые инженерные решения Teledyne применяются для тепловых и атомных электростанций уже более 40 лет. Десятилетиями накопленное мастерство и опыт инженеров воплощаются в каждом следующем проекте. Заказчики могут выбрать имеющиеся в наличии стандартные конфигурации либо индивидуальный проект для полной интеграции с инфраструктурой существующего производства. Системы перед отправкой полностью тестируются, до установки на месте проводится предварительная оценка размещения, осуществляются инженерный надзор в процессе ввода в производство и пожизненная клиентская поддержка. Системы полностью автоматизированы. Полнофункциональный удаленный контроль делает возможным непрерывное отслеживание процесса.

Производство кислорода

Система очистки Titan (рис. 4) позволяет довести чистоту получаемого кислорода до степени более 99,999% при точке росы менее –70 °С. Метод очистки позволяет избавиться от атмосферных загрязнений типа углеводородов, в отличие от других процессов, включая воздухоразделение. Кислород производится под давлением 110 psi в количестве от 25 до 750 л, в зависимости от размера генератора. Установка может работать в зонах самого высокого класса пожаровзрывоопасности. Процесс эксплуатации полностью автоматизирован, управление комфортно осуществляется при помощи сенсорного экрана. Система Titan требует минимального обслуживания. В случае нелимитированных отклонений от рабочих параметров инициируется контролируемая остановка процесса. Устройства технической безопасности, сброса давления защищают систему от выхода из строя даже при отключении электропитания.

 Генератор Teledyne Titan EC

Рис. 4. Генератор Teledyne Titan EC

Оборудование Teledyne успешно работает, в том числе и в России. Специалисты компании Teledyne Energy устанавливали генераторы водорода/кислорода на микроэлектронных производствах, в помещениях с повышенным классом опасности и повышенным же требованием к надежности, так как это производства непрерывного цикла.

Хочется отметить вот еще что. Сейчас желание добавить рядом с производственным помещением небольшую пристройку или внести изменения в планировку превращается в головную боль из-за сбора множества разрешительных документов, так что возможность размещать установки в закрытых помещениях помогает решить многие проблемы и сэкономить время.

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо