純水氫氣發生器是一種通過電解純水制備高純度氫氣的設備,廣泛應用于實驗室、工業及新能源領域。其核心部件包括電解池、純水箱、氫/水分離器、干燥器及壓力調節系統。設備以去離子水或二次蒸餾水為原料,通電后水分子在陽極分解為氧氣和氫離子,氫離子通過質子交換膜(PEM)或固態電解(SPE)技術到達陰極生成氫氣,氧氣則排入大氣。
該設備采用無堿電解技術,杜絕傳統加堿工藝的腐蝕性,氫氣純度可達99.999%以上,滿足氣相色譜儀、質譜儀等高靈敏度儀器的需求。其輸出壓力穩定在0.02~0.45MPa范圍內,流量可調,如ZHQ-300型流量為300ml/min,SP-300型流量為0-300ml/min。內置自動控制系統可實現“即用即產”,避免氫氣浪費,同時配備缺水保護、過壓保護及氫氣檢漏功能,確保運行安全。
1、電解槽(Electrolytic Cell)
作用:電解水的核心反應區域,由陰極(產氫)和陽極(產氧)組成。
材料:
電極:通常采用耐腐蝕、高催化活性的材料,如鉑涂層鈦電極或不銹鋼電極。
隔膜:用于分隔陰陽極,防止氫氣和氧氣混合(如質子交換膜或高分子隔離膜)。
電解池體:多為聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)材質,耐化學腐蝕且密封性好。
原理:直流電通入后,水在陰極被還原產生氫氣,陽極被氧化產生氧氣(副產物)。
2、供水系統
儲水箱:儲存純水(電阻率≥18.2 MΩ·cm),部分設備配備水位傳感器,缺水時自動停機。
循環泵:將水循環送入電解槽,保持水流穩定,同時帶走電解產生的熱量。
過濾裝置:預處理水中的微小顆?;螂s質,防止堵塞電極或隔膜24。
3、氣體處理系統
干燥器:
類型:常用的有硅膠干燥塔、分子篩干燥器或冷凝除水裝置。
作用:去除氫氣中的水蒸氣,確保輸出氣體露點低于-40℃~-70℃。
壓力調節閥:穩定氫氣輸出壓力(通常為0.2~0.4 MPa),并設置過壓保護裝置(如安全閥)13。
過濾器:去除可能殘留的液態水或微粒,保證氣體純度4。
4、電源與控制系統
電解電源:提供穩定的直流電,部分設備支持電流/電壓可調以控制產氫速率。
控制模塊:
實時監測電解狀態(如電流、電壓、溫度、水位)。
具備故障報警功能(如缺水、過熱、過壓),并通過LED或屏幕顯示工作狀態24。
部分高機型支持遠程監控和智能化操作(如物聯網連接)3。
5、散熱與安全防護
散熱系統:通過風扇、散熱片或水冷循環帶走電解過程中產生的熱量,防止設備過熱13。
防爆設計:
電解槽密封結構符合防爆標準,防止氫氣泄漏積聚。
部分設備集成氫氣濃度傳感器,超限s自動切斷電源并啟動排氣4。