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选购氢气发生器与氢气钢瓶时该考虑什么?

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选购氢气发生器与氢气钢瓶时该考虑什么?

发布日期:2020-10-13 作者: 点击:

氢气可以从化石燃料和生物质中提取,也可以从水中提取,或者从两者的混合物中提取。天然气目前是氢气生产的主要来源,约占全球每年约7000万吨专用氢气产量的四分之三。这约占全球天然气使用量的6%。由于天然气在中国占主导地位,其次是煤炭,一小部分是通过使用石油和电力生产的。那么选购氢气发生器与氢气钢瓶时该考虑什么?

在电解氢发生器中分别购买或现场纯化的纯净水与电解质(通常为KOH)混合,并通过电解反应H2O –> H2 +½O2转化为氢和氧。由于产生的氢通常是“湿”的,其中含有水蒸气,因此可以使用干燥剂或通过金属膜纯化器来纯化氢。干燥剂较便宜,但气体的纯度Z高为99.9%,足以供FID使用,但不足以用作载气或用于化学生产。随着时间的流逝,干燥剂会耗尽。当它们充满水蒸气时,它们需要不断的监控和更改。电解氢发生器通常还需要添加苛性电解质溶液,因为苛性碱可能会泄漏或通过腐蚀机制逸出。

在基于重整炉的制氢机中,将甲醇-水混合物泵送至约300 psi,并加热至约350℃。然后将其送至催化剂上,通过CH3OH + H2O –> 3H2 + CO2反应将其转化为含氢气体混合物。通过使氢气穿过反应器(膜反应器)内的膜或使用反应器外部的膜净化器,从混合气体中提取纯氢。

氢气厂家表示,两种系统均提供高纯度气体的连续供气。无需更换和存放钢瓶,节省了时间和成本。一个人可以根据需要添加水或甲醇-水,只要实验室中有电,就会产生氢气。消除气缸更换,减少了停机时间,并更大程度地减少了空气污染的可能性。

由于氢气发生器通常包含金属膜,因此可以进一步提高一致的气体纯度。氢气的纯度为99.9999%,并随时间保持恒定。始终如一的纯度为GC系统提供了可靠性。仅在高氢纯度不如高氢压力重要的情况下,才应使用仅具有干燥剂以从氢中除去水蒸气的电解系统。即使使用新的滤芯,纯化的干燥剂气体也不会超过99.9%,并且随着干燥剂的磨损,纯度会随着时间而降低。如果纯度有问题,请添加膜纯化器,或使用甲醇重整器。

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单缸非常紧凑;在需要许多气缸的地方,节省空间有利于使用发电机。 氢气发生器的尺寸相对较小,可以方便地将其放置在实验室工作台上。与多个气瓶相比,它们消耗了大量宝贵的实验室和存储空间。与节省空间有关的是分区。一旦有了许多气瓶,就开始遇到分区问题,即您的实验室离公交车站,教堂和儿童有多近。分区可以将距离限制为500英尺或1/10英里。

氢气生产厂家表示,短期节省成本有利于钢瓶;长期和大产出有利于发电机。气瓶中的氢气相当昂贵,包括气瓶租赁费用时,氢气价格也更高。氢气每瓶低价低纯度气体的成本约为70美元,而高纯度气体的成本为200美元。每个钢瓶包含135 scf的气体。如果您每天使用1/10气瓶,您会发现每年在氢气上的花费约为7,300美元,另外1000美元用于气瓶的租赁和交付。这大约是一台可比的氢气发生器加上水或甲醇和电力运行的成本。如果您使用更少的氢气,则可以节省用气瓶的钱;如果您使用更多的氢气,则可以用发电机节省很多。

与钢瓶相比,大多数氢气发生器都有输送压力的限制。气瓶在200 psi或更高的压力下供应氢气没有问题。相比之下,发生器只限于60-150 psig范围。即使对于需要更高压力气体的GC,或者当发生器须远离仪器时,此压力限制也不太可能成为问题,但是在购买发生器时,您须意识到这一问题。使用苛性碱的电解系统可提供Z高的压力,但由于运行中的高温和苛性碱会滴落,它们往往是昂贵且不安全的。燃料电池发电机和重整器可提供较低压力的气体(通常Z大90 psi),但更安全。通常,发电机应放置在靠近仪表的位置,以更大程度地减少供应管线的压降。

需要维护才能获得更佳性能。电解氢发生器通常需要添加苛性电解质溶液。干燥剂净化后的气体将需要监控和更换干燥剂盒,以去除氢气中的残留水分。钯膜净化器系统和重整器系统每隔几年需要更换热电偶和加热器。了解所需的操作和维护程序是做出明智决定的重要部分。

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