氫氣發(fā)生器電解槽的類型一般有:堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。實驗室中使用的堿性電解槽制氫和聚合物薄膜電解槽制氫。
1、 使用堿性電解槽制氫
堿性電解槽是常用、技術(shù)成熟、也經(jīng)濟的電解槽,并且易于操作,在目前廣泛使用,但缺點是其效率低。堿性電解槽主要由電源、電解槽箱體、電解液、陰極、陽極和橫隔膜組成。電解液都是氫氧化鉀溶液(KOH),濃度為20%~30%;橫隔膜主要由石棉組成,主要起分離氣體的作用,而兩個電極則主要由金屬合金組成。
其工作的主要原理是:在陰極,水分子被分解為氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-),氫離子得到電子生成氫原子,并進一步生成氫分子(H2);氫氧根離子(OH-)則在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫隔膜,到達陽極,在陽極失去電子生成一個水分子和氧分子。堿性電解槽制氫的特點是:氫氧根離子(OH-)在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫隔膜。
2、 聚合物薄膜電解槽制氫
聚合物薄膜電解槽制氫(PEM),一些地方也稱之為固體聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解制氫。該種原理不需電解液,只需純水,比堿性電解槽安全,電解槽的效率可以達到85%或以上,但由于在電極處使用鉑等貴重金屬,薄膜材料也是昂貴的材料,故PEM電解槽目前還難以投人大規(guī)模的使用。
其工作的主要原理是:去離子水被供到膜一電極組件上,在陽極側(cè)反應析出氧氣、氫離子和電子;電子通過電路傳遞到陰極,氫離子以水合的形式(H+·XH20)通過離子交換膜到陰極;在陰極,氫離子和電子重新結(jié)合形成氫氣,同時,部分水也帶到了陰極。聚合物薄膜電解槽制氫的特點是:氫離子(H+)在陰、陽極之間的電場力作用下穿過離子交換膜。
氫氣發(fā)生器電解槽啟動的準備
(一)啟動前的準備
1、將儀器從包裝箱內(nèi)取出,檢查有無因運輸不當而損壞,核對儀器備件,合格證及保修卡是否齊全。并準備以下物品:300mg KOH和硅膠干燥粒若干公斤,玻璃攪拌棒1個,500mL玻璃容器1個。
2、加電解液:
?、?、取出備件中氫氧化鉀全部倒入一容器內(nèi),然后加入二次蒸餾水或去離子水500mL作為母液,充分攪拌等電解液*冷卻后待用。
?、?、打開儲液桶外蓋,取出內(nèi)蓋。(內(nèi)蓋是為運輸時防止漏液,使用時不得帶內(nèi)蓋運行)將內(nèi)蓋保存好,以便再次運輸時使用。
?、邸⒗鋮s后的電解液(母液)倒入儲液桶內(nèi),然后再加入二次蒸餾水或去離子水,不要超過上限水位線, 也不要低于下限水位線。擰上外蓋,10分鐘后即可使用。
(二)儀器自檢
1、接通電源。
2、打開電源開關(guān),此時儀器壓力表開始上升,檢查儀器面板上電解指示(綠燈)發(fā)亮,流量指示(指針表)應指示在1000左右,在5分鐘內(nèi)壓力指示(壓力表)應達到0.4MPa,指針指示降至“0”, 說明儀器系統(tǒng)工作正常,自檢合格。
3、如在5分鐘后,流量指示還在“1000”,壓力指示在“0”, 說明開關(guān)沒有旋緊有漏氣現(xiàn)象,請繼續(xù)旋緊開關(guān),使儀器的壓力、流量達到合格標準。
4、儀器使用時應注意流量指示是否與色譜儀用氣量一致,如流量指示超出色譜儀實際用量較大時,應停機檢漏,其方法參照儀器的故障原因與排除方法進行調(diào)整,再用自檢方法檢查合格后方可使用。
5、定期檢查過濾器中的硅膠是否變色,如變色請馬上更換或再生。其方法為,擰下過濾器,再擰開過濾器上蓋,更換硅膠后擰緊過濾器上蓋,將過濾器裝到底座上擰緊。并檢查是否漏氣。