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標題: 純水氫氣發(fā)生器的工作原理 [打印本頁]
作者: 亡淚機械    時間: 2025-8-4 15:25
標題: 純水氫氣發(fā)生器的工作原理
純水氫氣發(fā)生器是一種以純水為原料，通過電解或化學反應產(chǎn)生高純度氫氣的設備，其核心是利用水的分解反應（2H?O→2H?↑+O?↑），且無需添加電解液（如堿液），因此產(chǎn)出的氫氣純度極高（通常可達99.999%以上）。以下是其詳細工作原理：
一、核心反應：電解純水產(chǎn)生氫氣
純水氫氣發(fā)生器的核心機制是電解作用，但與傳統(tǒng)堿液電解（需添加KOH等電解質(zhì)增強導電性）不同，其通過特殊設計的電極和膜材料，直接電解純水（電阻率通常需≥10MΩ?cm）產(chǎn)生氫氣和氧氣。
電解池結(jié)構
電解池是核心部件，內(nèi)部通常由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜（PEM）組成：
質(zhì)子交換膜（如全氟磺酸膜）：作為電解質(zhì)，僅允許H?（質(zhì)子）通過，阻止電子和氣體（H?、O?）混合，實現(xiàn)氫氧分離。
陽極：發(fā)生氧化反應，水分子失去電子分解為O?、H?和電子，反應式為：2H?O-4e?→O?↑+4H?。
陰極：發(fā)生還原反應，H?通過質(zhì)子交換膜遷移至陰極，結(jié)合電子生成H?，反應式為：4H?+4e?→2H?↑。
電流的作用
外接直流電源提供電流，電子從陽極經(jīng)外電路流向陰極，形成閉合回路。電流驅(qū)動H?穿過質(zhì)子交換膜，確保陰陽極反應持續(xù)進行，不斷產(chǎn)生H?和O?。
二、氫氣的收集與純化
氫氣分離：由于質(zhì)子交換膜的阻隔，陰極產(chǎn)生的H?和陽極產(chǎn)生的O?分別從各自通道排出，避免混合（O?通常直接排放到空氣中）。
深度純化：
初步產(chǎn)出的氫氣可能含有微量水分，需通過干燥系統(tǒng)（如分子篩、干燥劑）去除水分。
部分高端機型還會配備脫氧裝置（如鈀膜擴散純化），進一步降低雜質(zhì)含量，使氫氣純度提升至99.9999%以上，滿足高精度分析（如氣相色譜）的需求。
三、關鍵輔助系統(tǒng)
純水供應系統(tǒng)：提供高純度水源（如去離子水），避免水中雜質(zhì)（如離子、有機物）污染電極或膜，影響電解效率和氫氣純度。
壓力控制系統(tǒng)：通過壓力傳感器和電磁閥調(diào)節(jié)氫氣輸出壓力，確保穩(wěn)定供氣（通常可在0-0.6MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)）。
液位與安全保護：當純水不足或壓力異常時，設備會自動停機并報警，防止干燒或壓力過高導致的危險。





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