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制氢装置操作规程制氢装置是一种用于制备氢气的设备，在使用时应严格遵守以下操作规程，以确保安全、高效地进行实验和生产。
一、制氢装置的基本操作步骤1.将电解槽中的水倒入烧杯中，加入几滴pH试剂，并用漏斗将水倒回电解槽中，直到电解槽中水的量充足。
2.打开电解槽底部的进水阀门，将水流入电解槽中，直至电解槽中的水位超过电解槽最低电极的位置。
3.将氢气收集管连接到电解槽的气体产生口，并将氢气收集瓶放入水中，让水位高于氢气收集管中的水位。
4.打开电源开关，设定适当的电流和电压，开始电解。
5.在电解的过程中，定期检查水位和氢气收集管中的气体量，避免电解槽中的水位过高或气体收集管中的气体量过大。
6.在制备氢气后，关闭电源开关和进水阀门，卸下收集瓶和氢气收集管，将装置清理干净。
二、制氢装置的安全操作注意事项1.在使用制氢装置前，应仔细阅读操作手册，并根据手册中的指导进行操作。
2.加入水和试剂时，应小心谨慎，避免操作不当导致水和试剂的溅出和浪费。
3.在电解过程中，应严格按照设定的电流和电压进行操作，避免设定过高或过低的电流和电压带来的安全隐患。
4.定期检查电解槽和电源电路等部件的接线和运行状态，避免发生漏电、短路等安全问题。
5.对于不明白的问题，应及时向专业人士咨询，避免因为操作不当而发生意外事故。
三、制氢装置的日常维护方法1.在制备氢气后，应及时关闭电源开关和进水阀门，并且将电解槽中剩余的水和试剂清理干净，以避免水和试剂污染环境。
2.定期清洗电解槽和氢气收集管等部件，防止氢气污染或设备受到腐蚀。
3.对于设备中出现故障或需要更换部件时，应及时联系专业人士进行检修和更换。
4.定期进行维护保养，确保设备的运行状态良好，延长使用寿命。
四、制氢装置的故障处理方法1.发现电解槽中电流过大或气体产生量异常时，应立即停止操作，排除故障原因，并做好记录。
2.对于电解槽内径变小、氢气收集管出现堵塞等情况，应及时进行清洗和维护。
3.如出现电源电路短路、漏电等故障，应立即断开电源并联系专业人士进行修理。
CNDQ 系列水电解制氢装置安装使用说明书（微机控制）目录第一章概述1.水电解制氢装置工作原理 (1)2.水电解制氢装置用途与技术参数 (1)3.水电解制氢装置用途与技术参数 (2)4.水电解制氢装置工艺流程 (3)第二章安装1.制氢站 (4)2.工艺部分 (5)3.控制部分 (6)4.整流部分 (7)5.配电装置 (7)第三章操作规程1.工艺系统开机前的准备 (8)2．整流装置开机前的准备 (9)3．自控开机前的准备 (10)4．稀碱试车 (10)5．浓碱正式运行 (12)第四章设备维护安全事项与故障排除1．设备维护 (12)2．安全注意事项 (13)3．故障及排除方法 (14)附录一 ZDQ系列水电解制氢装置带控制点的工艺流程图附录二 KOH水溶液温度比重对照表 (18)附录三用户自备件清单 (19)附录四系统控制参数整定值参考 (21)附录五报警连锁一览表 (22)第一章概述1．水电解制氢装置工作原理水电解制氢的原理是由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池,当通以一定的直流电时,水就发生分解,在阴极析出氢气,阳极析出氧气。
其反应式如下: 阴极：2H2O＋2e→H2↑＋2OH-阳极: 2OH-－2e→H2O＋1/2O2↑总反应: 2H2O→2H2↑＋O2↑产生的氢气进入干燥部分，由干燥剂吸附氢气携带的水分，达到用户对氢气湿度的要求。
本装置干燥部分采用原料氢气再生，在一干燥塔再生的同时，另一干燥塔继续进行工作。
2．水电解制氢装置的用途与技术参数表1制氢装置主要技术参数表2.1 设备的用途CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团公司第七一八研究所新研制成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备,其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平,适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门,是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。
2.2 主要技术参数CNDQ5～10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数如表1本装置采用微机控制，对本装置的主要的主要参数：压力、温度、氢氧液位差可进行自动调节;对干燥器的再生时间及再生温度进行自动控制。
水电解制氢装置范文
1.引言
2.设计原理
3.设计步骤
3.1电解槽设计
电解槽由两个电极（阳极和阴极）和一个电解质溶液组成。
阳极通常
采用铂、钽等耐腐蚀材料制成，阴极通常采用不锈钢制成。
电解质溶液可
以选择酸性溶液如稀硫酸或碱性溶液如氢氧化钾溶液。
电解槽应具备良好
的密封性和耐腐蚀性。
3.2电源设计
电源为电解槽提供直流电能，可以选择直流电源或太阳能电池板等可
再生能源。
电源应具备稳定的输出电流和电压，以保证电解过程的稳定性。
3.3气体分离器设计
气体分离器用于将电解槽中的氧气和氢气分离开来。
可以采用膜分离
技术或吸附剂分离技术，如使用聚合物膜或分子筛材料进行分离。
气体分
离器应有良好的分离效果和高气体纯度。
3.4储氢罐设计
储氢罐用于储存制得的氢气。
可以选择金属储氢材料如镁合金、钛合
金等或高压气瓶等储存方式。
储氢罐应具备较大的储氢容量和良好的密封性。
4.工作原理
在电源的作用下，电解槽中的水分子被电解成氢气和氧气。
电解槽中的阴极释放氢气，阳极释放氧气。
气体分离器将氢气和氧气分离开来，氢气进入储氢罐储存，而氧气则排放到大气中。
5.结束语。
DQ-10(5)/3.2型中压水电解制氢装置使用说明书第一册注意1.现场管道安装时，氢气管路必须先做脱脂处理。
所有管道安装完毕后，整个系统必须先用清水冲洗干净，再采用无油氮气、以不小于20 m/s的流速进行吹扫，直至出口无铁锈无尘及其他杂物。
2.插焊球阀需现场安装时，则应在球阀点焊后解体，焊接好后再将球阀按解体反顺序组装好。
截止阀需现场焊接时，则应先把截止阀打倒全开位，再进行焊接。
目录一. 概述:1. DQ-10(5)/3.2型制氢型号说明2. 水电解制氢设备工作原理3. 水电解制氢设备用途与性能4. 水电解制氢设备包括范围5. 水电解制氢设备主要结构二. 系统介绍及设备安装1. 工艺流程介绍2. PLC自控系统介绍(参看第二册)3.设备安装三. 设备调试操作1. 调试前准备1）.检查安装情况2）.制氢机清洗3）.气密试验4）.碱液的配制5）.其它准备工作2. 设备试机四. 设备的操作规程1. 开机操作顺序2. 定期巡视及维护3. 正常情况下停机4. 非正常情况下停机5. 安全注意事项6. 常见故障及排除方法一.概述1、DQ-10(5)/3.2型制氢设备型号说明工作压力(Kg/cm2)氢气产量(Nm3/h)水电解制氢设备2、水电解制氢设备工作原理将直流电通入强碱的水溶液,使水电解成为氢气和氧气。
其反应式为: 阴极上: 4H2O+4e→2H2↑+4OH阳极上: 4OH─―4e→2H 2O+O2↑总反应式: 2H 2O=2 H2↑+ O2↑3、水电解制氢设备用途与性能（1）用途DQ-10(5)/3.2型中压水电解制氢设备是用于氢冷发电机的制氢设备，同时也可用于电子、化工、冶金、建材等行业作为制氢或制氧设备。
（2）设备主要技术性能如下:1).氢气产量：10(5)Nm3/h (20℃,1atm)2).氧气产量： 5(2.5)Nm3/h3).氢气纯度：≥99.9%4).氧气纯度：≥99.2%5).氢气含湿量: ≤4g/Nm3 (经过洗涤分离后)6).系统工作压力：3.14MPa(也可在0.8-3.14 MPa之间的任何压力下运行)7).氢、氧分离器液位差：±20mm8).电解槽小室总数： 62(34)个9). 小室电流: 370A10).电解槽额定电压：62V～72V（30V～42V）11).电解槽总电流：740A12).电解槽工作温度：≤90︒C13).电解槽直流电耗：4.8KWh/Nm3H214).电解液:26%NaOH或30%KOH15).氢气干燥量： 10（5）Nm3/h16).干燥后氢气湿度:露点≤-50︒C ,绝对湿度≤0.0291g/m317).干燥器工作温度:1.干燥:室温 2.再生:160︒C～230︒C18).干燥器工作周期:24小时19).干燥器额定功率:2.2KW(3).制氢装置使用条件1).设备布置在室内2).原料水：蒸馏水，要求电阻率＞105Ω.cm，氯离子含量＜2g/m3，铁离子含量＜1g/m3，悬浮物＜1g/m3，用量: 10（5）Kg/h。
氢气发生器内部构造氢气发生器是一种能够产生氢气的装置。
氢气发生器的内部构造主要分为三部分，分别是电解槽、电解液和电源设备。
本文将围绕这三个部分展开阐述，让大家了解氢气发生器的工作原理和内部构造。
第一部分：电解槽电解槽是氢气发生器内部构造的核心部分，其主要作用是将水分子分解成氢气和氧气。
电解槽一般采用板式电解槽，其结构简单，易于维护。
电解槽内部由两个电极板组成，分别是阴极和阳极。
在电解槽中加入适量的电解质，在通电的情况下，水分子在电解质的作用下分解成氢和氧，其中氢通常在阴极上析出，而氧则在阳极上析出。
第二部分：电解液电解液是氢气发生器内部的重要组成部分，其主要作用是承载电解反应。
常见的电解液有氢氧化钠、氢氧化钾等强碱性电解液。
电解液的浓度和种类的选择将直接影响电解槽的电解效率和氢气产生量。
除了强碱性电解液，还有一种比较特殊的电解液——无水硫酸，该电解液可以在低温下稳定存在，并且具有高电导率和高电解效率，但相较于强碱性电解液而言，无水硫酸对设备的腐蚀性较强。
第三部分：电源设备电源设备是氢气发生器内部构造的另一个重要部分，其作用是为电解槽提供直流电源。
一般使用的电源设备有蓄电池、转换器等，具体的应用视实际情况而定。
在电源设备方面，还需要注意一些安全问题。
为了保证设备的安全性，应该使用具有过流保护和过压保护功能的电源设备，避免因电源异常而导致的危险情况。
总结：以上就是氢气发生器内部构造的主要部分。
通过对氢气发生器内部构造的这些部分的分析，我们可以了解到氢气发生器的工作原理以及具体运作方式。
同时，在使用氢气发生器的过程中，我们也应该根据实际情况选择合适的电解液和电源设备，保证设备的安全性和稳定性。
第2节 化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。
水电解制氢装置讲义第七一八研究所目录通用部分专用部分前言自从1800年尼尔科森等人成功地将水电解成氢气和氧气以来，水电解制氢技术的发展已有近200年的历史了。
现今，水电解制氢技术已在全世界得到了普遍的应用。
由于能源的日渐紧张和工业飞速发展，对氢的需求量也在不断的增加，致使世界各国纷纷制定研制新型水电解制氢技术的发展规划。
而当前水电解制氢技术普遍存在的问题是能耗大、效率低、成本高。
针对这些问题，世界各国除对现行技术进行改进外，同时还在研究和探索新的水电解制氢工艺，寻找新型隔膜和材料，力图降低能耗，提高水电解制氢效率。
当前工业水电解制氢装置多数仍采用石棉隔膜，操作温度80～90℃，操作压力～，小室电压～，氢气纯度≥％（体积比），氧气纯度≥％，使用寿命15～20年。
同时，高效水电解制氢装置、固体聚合物和高温水蒸汽固体聚合物水电解制氢装置也在研制中。
固体聚合物水电解制氢装置具有效率高、能耗低、安全可靠、体积小、重量轻的优点，具有广阔的应用前景。
我所是全国唯一的一家从事水电解制氢技术研究的科研单位，至今已有四十多年的历史。
我所研制开发的水电解制氢装置是在总结以前的科研成果并吸收国内外同类装置优点的基础上研制而成的。
经过多年的努力，逐步形成了现今具有相当规模的系列产品。
从0.5m3/h～300m3/h的不同型号和不同规格的水电解制氢装置，我所均已设计生产。
这些产品已广泛地应用于航天、电力、电子、冶金、化工、气象和玻璃制造等工业部门，并有多台已出口国外。
我所研制生产的水电解制氢装置配套齐全。
设备的主要技术指标接近或达到国外同类装置的先进水平。
槽体密封性能好，在反复开停机的条件下确保槽体不漏。
在自动控制方面，可根据用户的要求采用气动控制、程序控制和最先进的微机控制。
设备具有很高的自动化和标准化程度，便于操作和维护。
在设计和生产过程中，我们严格遵循质量第一，用户至上的原则，严把质量关，确保不合格的产品不出厂。
同时，我们还为用户提供周到的售后服务，指导安装调试，代培运行操作人员。
硕士学位论文第二章电化学充氢装置本章第一从充氢方式的介绍引出了电化学充氢，其次详尽地介绍了电化学充氢的原理，经过综合比较，本文最后利用自行设计的充氢装置在不一样条件下的测试，得出了最正确充氢的方案。
2.1 充氢方式介绍临氢环境下的资料，在运转操作中溶解大批的氢，在歇工时又从内部逸出必定量的氢，残留于资料内的氢浓度将惹起钢的氢脆和开裂。
氢溶解于金属的过程分为四个阶段 [1] ，如图 2-1：（ 1）气体分子向金属表面扩散；（ 2）在金属表面上分子的吸附、分解和化学吸着；（ 3）由化学吸着层向晶格中的原子转移；（ 4）金属晶格中原子的转移。
图 2-1 氢在金属中溶解时的连续阶段图Fig.2-1 The continuous phase of dissolved hydrogen in the metal氢从钢中析出则由三个连续过程构成：（1）溶解的氢由金属内部向表面迁徙（扩散阶段）；（ 2）原子状态氢逸出金属表面并形成氢分子；（ 3）氢分子从金属表面解吸进入气相。
对加氢反响器氢脆性能进行研究，需模拟现实环境对试样进行充氢，常用的充氢方法有：1）室温气相充氢法：将试样直接置于室温下的高纯氢中，氢将按吸附、溶解、扩散的过程进入试样。
依据物理、化学吸附的规律及氢溶解的规律，氢压越高氢进入试样的速度越快，时间越长氢进入试样的量越多。
因为这类充氢方法，即便采纳很高的氢压能进入资料的氢含量也只有 1wppm 或则更低，而加氢反响器实质氢压在 2-6wppm 之间。
所以室温气相充氢关于 2.25Cr-1Mo 钢来说不适合。
2）高温高压充氢：高温高压充氢需要在高压釜中进行，如图 2-2 所示，在高 19 第二章电化学充氢装置温高压下一直保持高压釜内的氢浓度，实验室不具备这样的条件，并且从安全的角度来看也存在很大的隐患。
高温高压充氢最大的问题是，充氢结束后将试样从高压釜中拿出需要先降温降压，这个过程需要必定的时间，等试样能够拿出时，大批的氢会从试样中逸出，这就使试样内部不可以保证一个固定的氢浓度。
氢气的制取和发电机的冷却第一节发电机的冷却方式1. 发电机冷却的重要性发电机运转时要发生能量消耗，这是有一种能（机械能）转变为另一种能（电能）时所不可避免的。
这些损耗的能量，最后都变成了热量，致使发电机的转子、定子、定子绕组等各部件的温度升高。
因为发电机的部件都是有铜质和铁质材料制成的，所以把这种能量消耗叫做铜损和铁损。
为了保证发电机能在绕组绝缘材料允许的温度下长期运行，必须及时地把铜损和铁损所产生的热量导出，使发电机各主要部件的温升经常保持在允许的范围内。
否则，发电机的温升就会继续升高，使绕组绝缘老化，出力降低，甚至烧坏，影响发电机的正常运行。
因此，必须连续不断地将发电机产生的热量导出，这就需要强制冷却。
2. 发电机常用的冷却方式发电机的冷却是通过冷却介质将热量传导出去来实现的。
常用的冷却方式有：2.1 空气冷却。
容量小的发电机（两万千瓦以下）多采用空气冷却，即使空气有发电机内部通过，将热量带出。
这种冷却方式效率差，随着发电机容量的增大已逐渐被淘汰。
2.2 水冷却。
把发电机转子和定子绕组线圈的铜线作成空心，运行中使高纯度的水通过铜线内部，带出热量使发电机冷却。
这种冷却方式比空气冷却效果好，但必须有一套水质处理系统和良好的机械密封装置。
目前，大型机组多采用这种冷却方式。
2.3 氢气冷却。
氢气对热的传导率是空气的六倍以上，加以它是最轻的一种气体，对发电机转子的阻力最小，所以大型发电机多采用氢气冷却方式，即将氢气密封在发电机内部，使其循环。
循环的氢气再由另设的冷却器通水冷却。
氢气冷却有可分为氢气与铜线直接接触的内冷式（直接冷却）和氢气不直接与铜线接触的外冷式两种。
当前除了小容量（25MW及以下）汽轮发电机仍采用空气冷却外，功率超过50MW的汽轮发电机都广泛采用了氢气冷却，氢气、水冷却介质混用的冷却方式。
在冷却系统中，冷却介质可以按照不同的方式组合，归纳起来一般有以下几种：2.3.1 定、转子绕组和定子铁芯都采用氢表面冷却，即氢外冷；2.3.2 定子绕组和定子铁芯采用氢表面冷却，转子绕组采用直接冷却（即氢内冷）；2.3.3 定、转子绕组采用氢内冷，定子铁芯采用氢外冷；2.3.4 定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁芯采用氢外冷，即水氢氢冷却方式；2.3.5 定、转子绕组水内冷，定子铁芯空气冷却，即水水空冷却方式；2.3.6 定、转子绕组水内冷，定子铁芯氢外冷，即水水氢冷却方式。
电化学反应氢泵反应器
电化学反应氢泵反应器是一种将化学能转化为电能的设备，它可以将水分子分解成氢气和氧气，并将氢气作为清洁的燃料，广泛应用于燃料电池和工业生产中。
电化学反应氢泵反应器主要由两个电极和一个电解质组成，其中一个电极是阴极，另一个电极是阳极。
当电流通过电解质时，它会在电极上引发氧化还原反应，从而将水分解为氢气和氧气。
这个过程可以用以下化学方程式表示：
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
在电化学反应氢泵反应器中，电解质通常是一种酸性溶液或碱性溶液，它可以大大增加反应速率，并提供必要的离子媒介。
阴极通常是一种催化剂，例如铂、钯或镍，它可以促进氢气的产生。
阳极通常是一种氧化剂，例如锡、铬或铁，它可以促进氧气的产生。
电化学反应氢泵反应器的优点是可以高效地利用水资源，同时减少对环境的污染。
氢气是一种清洁、高效的燃料，其燃烧产生的废气只有水和氧气，对环境没有任何负面影响。
因此，电化学反应氢泵反
应器被广泛应用于燃料电池、航空航天、新能源车辆、电子产品等领域。
电化学反应氢泵反应器还有一些不足之处，例如制氢能耗较高、质量不稳定等。
此外，目前电化学反应氢泵反应器的生产成本较高，生产技术也还不够成熟，需要进一步改进和发展。
总之，电化学反应氢泵反应器是一项具有巨大潜力的清洁能源技术，它可以创造更为环保、高效、可持续的能源生产和使用方式，为我们的生活和工业发展提供了广阔的前景和支持。
第二章电化学充氢装置本章首先从充氢方式的介绍引出了电化学充氢，其次详细地介绍了电化学充氢的原理，经过综合比较，本文最后利用自行设计的充氢装置在不同条件下的测试，得出了最佳充氢的方案。
2.1充氢方式介绍临氢环境下的材料，在运行操作中溶解大量的氢，在停工时又从内部逸出一定量的氢，残留于材料内的氢浓度将引起钢的氢脆和开裂。
氢溶解于金属的过程分为四个阶段[1]，如图2-1：（1）气体分子向金属表面扩散；（2）在金属表面上分子的吸附、分解和化学吸着；（3）由化学吸着层向晶格中的原子转移；（4）金属晶格中原子的转移。
图2-1 氢在金属中溶解时的连续阶段图Fig.2-1 The continuous phase of dissolved hydrogen in the metal 氢从钢中析出则由三个连续过程组成：（1）溶解的氢由金属内部向表面迁移（扩散阶段）；（2）原子状态氢逸出金属表面并形成氢分子；（3）氢分子从金属表面解吸进入气相。
对加氢反应器氢脆性能进行研究，需模拟现实环境对试样进行充氢，常用的充氢方法有：1）室温气相充氢法：将试样直接置于室温下的高纯氢中，氢将按吸附、溶解、扩散的过程进入试样。
根据物理、化学吸附的规律及氢溶解的规律，氢压越高氢进入试样的速度越快，时间越长氢进入试样的量越多。
由于这种充氢方法，即使采用很高的氢压能进入材料的氢含量也只有1wppm或则更低，而加氢反应器实际氢压在2-6wppm之间。
因此室温气相充氢对于2.25Cr-1Mo钢来说不合适。
2）高温高压充氢：高温高压充氢需要在高压釜中进行，如图2-2所示，在高温高压下始终保持高压釜内的氢浓度，实验室不具备这样的条件，而且从安全的角度来看也存在很大的隐患。
高温高压充氢最大的问题是，充氢结束后将试样从高压釜中取出需要先降温降压，这个过程需要一定的时间，等试样可以取出时，大量的氢会从试样中逸出，这就使试样内部不能保证一个固定的氢浓度。
图2-2 高温高压气相充氢原理Fig.2-2 Gas hydrogen charging principles under high temperature and pressure 3）化学腐蚀充氢：化学腐蚀就是将试样泡在腐蚀溶液中，使氢原子往试样内部进行扩散，化学腐蚀充氢在实验室还是比较容易实现的，存在的问题是化学腐蚀充氢需要进行很长一段时间，这样必然使整体实验的周期加长，而且化学腐蚀充氢会产生大量的H2S气体，对实验人员身体伤害较大。
4）电化学充氢：电化学充氢是将试样（M）放置在电解池的阴极，铂片做阳极，利用电解过程的阴极效应使氢进入金属内部。
电解液中电离出来的H+在阴极获得电子，形成氢原子而吸附在阴极表面，吸附的氢原子(H·M) 一部分通过去吸附扩散进入试样(即H·M→M·H→M+H)；另一部分在试样表面复合成氢分子，变成H2气泡逸出电解液(即2H·M→H2·M→H2+ M)。
电解充氢时，电解液的组分、充氢电流密度、充氢时电解液的温度以及试样自身的材质状况等对充氢的效果都有影响。
因此必须确定合适的针对铬钳钢材料的电化学试验条件。
根据以上分析和前人的研究，电化学充氢具有以下优点：1）可以获得较高的氢浓度。
在正常操作情况下，加氢反应器在高温高压氢介质的工作条件下，氢在钢中的溶解度为2-6ppm 水平，用电化学充氢方法，钢中的氢浓度可以达到10ppm 以上，相对其实际工况更苛刻。
2）可以控制电流大小、充氢时间、充氢温度等条件，方便的获得实验所需的氢浓度。
3）操作简单、安全隐患小，设备成本比较合理，结构简单，试验费用低。
4）与高温高压充氢相比，获得所需氢浓度的时间相对较短。
以上表明，用电化学充氢方法可获得比实际工况条件苛刻的氢浓度，更能模拟反应器的停工状态，故该方法更适合加氢反应器氢脆的研究。
2.2电化学充氢原理氢渗透是在金属膜表面和金属膜内进行的一系列连续过程[1]。
它本身包括吸附、吸收、扩散和解析过程，其步骤如下：1）水化的氢离子从溶液中通过迁移到达阴极的双电层；2）水化的氢离子从溶液中通过迁移到达阴极的表面：++22(H H O)(H H O)⋅−−−→⋅迁移溶表面 （2-1）3）进行失水反应：++22(H H O)H O H ⋅→+ （2-2）4）进行放电反应：+H e H -+→ （2-3）5）原子氢吸附在金属表面：M+H M H →⋅吸 （2-4）这里M 表示阴极金属试样。
吸附在阴极表面的原子氢有两种去向，一种是进入试样内部，即6—8的过程；另一种是通过复合变成分子氢H 2，它吸附在金属的表面上，然后通过去吸附变成H 2气泡放出，即6*—9*的过程：6） 吸附的共价型原子氢通过溶解，变成溶解型吸附原子：H M M H ⋅→⋅溶共 （2-5）7） 溶解型原子氢通过去吸附，变成溶解在金属中的原子氢：M H M+H ⋅→溶 （2-6）8）处在表面附近的原子氢通过扩散，进入试样内部：H H −−−→扩散表内 （2-7）6*）原子氢变成溶解型吸附原子：H M M H ⋅→⋅溶共 （2-8）7*）去吸附成为金属中的间隙原子：M H M+H ⋅→溶 （2-9）8*）吸附的原子氢复合成分子氢，吸附在金属表面：2H M+H M H M+M ⋅⋅→⋅ （2-10）2H M+H H M ⋅→⋅ （2-11）9*) 分子氢去吸附以氢气泡方式逸出：22H M M+H ⋅→ （2-12）2.3充氢装置的设计过去使用的充氢装置[2]采用的是单线充氢，即每条线路上只有一个试样和铂片。
这种充氢方法具有很多其他充氢方法所不具备的优点，比如充氢量大，实验室操作简单，电流和温度等主要影响因素容易控制等。
但是针对本文所做的研究，它也有一定的局限性和不足，单线充氢必然需要对先冲氢的试样进行保存，待一组试样充氢结束后再进行冲击试验，采用液氮保存，在保存的过程中难免会有氢的逸出，为此本文对上述装置进行改进。
与单线充氢装置不同，本文采用的是串联电路电化学充氢装置，即将每一回路中串联3个试样和铂片。
在串联电路中，电路中的电流为一个定值，这正好符合需要输出恒定电流进行电化学充氢的要求，具体的原理图如下图2-3 。
由于是首次采用这样的充氢装置进行电化学充氢，本文对其进行了一系列的实验，以确保其充氢的可靠性。
（a）串联电路电化学充氢装置原理图（b）串联电路电化学充氢装置实物图图2-3 串联电路电化学充氢装置Fig.2-3 Electrochemical hydrogen charging device with series circuit 2.3.1试验装置电化学充氢主要试验设备有：（1）电解槽（2）稳压电源（3）保温桶（4）恒温水浴锅（5）甘油测氢仪2.3.2冲击试样充氢参数的测定（1）温度的影响考虑到实验室充氢可操作性以及参照文献[3]的研究，本文采用常温下充氢。
（2）充氢时间的影响采用充氢装置对试样进行常温下不同时间的充氢，电流取：0.07A ，数据如表2-1。
表2-1不同时间下的氢含量Table 2-1 Hydrogen content in different times时间（h ）50 93 106 130.5 144 168 氢含量（ppm ）1.89 3.15 3.78 5.46 5.80 5.91氢含量（p p m ）时间（h）图2-4 时间对氢含量的影响Fig.2-4 Effects of time on hydrogen content从图2-4来看：随着充氢时间的增加，氢含量在不断的增大，但是时间增加到144小时以后氢含量增长的幅度基本平稳，根据试验结果本文所选充氢时间为144h 。
（3）充氢电流的影响采用充氢装置对试样进行常温下不同电流下充氢，时间为144h ，数据如表2-2。
表2-2不同电流下的氢含量Table 2-2 Hydrogen content in different current电流（A ）0.01 0.02 0.05 0.07 0.10 0.12 氢含量（ppm ）1.51 1.82 3.21 5.80 5.91 5.98氢含量（p p m ）电流（A）图2-5电流对氢含量的影响Fig.2-5 Effects of current on hydrogen content从图2-5来看：电流越大氢含量也越大直至达到一个稳定值，本文综合考虑选择0.07A 。
终上所述，冲击试样充氢参数为：温度：常温（20℃）；电流：0.07A ；时间：144h 。
2.3.3俄歇试样充氢参数的测定由于充氢电流大小和试样的尺寸有关，经计算俄歇试样充氢参数为温度：常温（20℃）；电流：0.02A ；时间：144h 。
2.3.4 不同试样充氢量的比较虽然串联电路上的电流为恒定值，但是具体在电路不同位置的试样充氢后的氢含量还需要进一步进行测定。
利用自制甘油测氢仪对同一串联电路中充氢后的试样进行测试，测试结果如表2-3。
充氢参数为温度：常温（20℃）；电流：0.07A ；时间：144h 。
表2-3 不同试样的氢含量Table 2-3 Hydrogen content of different test samples试样编号 1﹟ 2﹟ 3﹟氢含量（ppm ） 5.80 5.76 5.81通过测试结果可以发现，串联电路上的试样充氢量差别较小，能满足试验的要求。
2.4本章小结通过比较4种不同的充氢方式，本文的研究选用了电化学充氢，并且对充氢方式进行了一定程度的改进，采用串联电路进行电化学充氢。
该方法在保证充氢浓度的同时提高了充氢的效率，缩短了实验周期，并且充氢后的试样无须保存，避免了氢在保存过程中逸出，更能准确地反映氢对加氢反应器材料回火脆化的影响。
通过一系列的实验得出最近充氢方案：（1）冲击试样：温度：常温（20℃）；电流：0.07A；时间：144h。
（2）俄歇试样：常温（20℃）；电流：0.02A；时间：144h。
参考文献[1] 陈永定, 余新昌等编译. 金属和合金中的氢, 冶金工业出版社, 1998.[2] 华丽, 朱奎龙, 王志文等. 2-1/4Cr-1Mo钢抗氢脆性能的研究[J]. 华东理工大学学报, 2003, 29(6)：621-624.[3] 华丽. 加氢反应器用2-1/4Cr-1Mo钢材质脆化的研究[D]. 上海：华东理工大学, 2000.。
