氢气发生器电解槽的类型一般有:碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。实验室中使用的碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢。
1、 使用碱性电解槽制氢
碱性电解槽是常用、技术成熟、也经济的电解槽,并且易于操作,在目前广泛使用,但缺点是其效率低。碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴极、阳极和横隔膜组成。电解液都是氢氧化钾溶液(koh),浓度为20%~30%;横隔膜主要由石棉组成,主要起分离气体的作用,而两个电极则主要由金属合金组成。
其工作的主要原理是:在阴极,水分子被分解为氢离子(h+)和氢氧根离子(oh-),氢离子得到电子生成氢原子,并进一步生成氢分子(h2);氢氧根离子(oh-)则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜,到达阳极,在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。碱性电解槽制氢的特点是:氢氧根离子(oh-)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。
2、 聚合物薄膜电解槽制氢
聚合物薄膜电解槽制氢(pem),一些地方也称之为固体聚合物电解质(spe)水电解制氢。该种原理不需电解液,只需纯水,比碱性电解槽安全,电解槽的效率可以达到85%或以上,但由于在电极处使用铂等贵重金属,薄膜材料也是昂贵的材料,故pem电解槽目前还难以投人大规模的使用。
其工作的主要原理是:去离子水被供到膜一电极组件上,在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子;电子通过电路传递到阴极,氢离子以水合的形式(h+·xh20)通过离子交换膜到阴极;在阴极,氢离子和电子重新结合形成氢气,同时,部分水也带到了阴极。聚合物薄膜电解槽制氢的特点是:氢离子(h+)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过离子交换膜。
氢气发生器电解槽启动的准备
(一)启动前的准备
1、将仪器从包装箱内取出,检查有无因运输不当而损坏,核对仪器备件,合格证及保修卡是否齐全。并准备以下物品:300mg koh和硅胶干燥粒若干公斤,玻璃搅拌棒1个,500ml玻璃容器1个。
2、加电解液:
①、取出备件中氢氧化钾全部倒入一容器内,然后加入二次蒸馏水或去离子水500ml作为母液,充分搅拌等电解液*冷却后待用。
②、打开储液桶外盖,取出内盖。(内盖是为运输时防止漏液,使用时不得带内盖运行)将内盖保存好,以便再次运输时使用。
③、将冷却后的电解液(母液)倒入储液桶内,然后再加入二次蒸馏水或去离子水,不要超过上限水位线, 也不要低于下限水位线。拧上外盖,10分钟后即可使用。
(二)仪器自检
1、接通电源。
2、打开电源开关,此时仪器压力表开始上升,检查仪器面板上电解指示(绿灯)发亮,流量指示(指针表)应指示在1000左右,在5分钟内压力指示(压力表)应达到0.4mpa,指针指示降至“0”, 说明仪器系统工作正常,自检合格。
3、如在5分钟后,流量指示还在“1000”,压力指示在“0”, 说明开关没有旋紧有漏气现象,请继续旋紧开关,使仪器的压力、流量达到合格标准。
4、仪器使用时应注意流量指示是否与色谱仪用气量一致,如流量指示超出色谱仪实际用量较大时,应停机检漏,其方法参照仪器的故障原因与排除方法进行调整,再用自检方法检查合格后方可使用。
5、定期检查过滤器中的硅胶是否变色,如变色请马上更换或再生。其方法为,拧下过滤器,再拧开过滤器上盖,更换硅胶后拧紧过滤器上盖,将过滤器装到底座上拧紧。并检查是否漏气。