Современная химия




РАЗВИТИЕ ЩЕЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА В РОССИИ

развитие щелочного электролиза в россии


Россия является одним из крупнейших мировых производителей водорода и установок для его получения, причем доля газа, производимого методом щелочного электролиза, составляет около 10 % от общего количества и постоянно растет. Среди потребителей наиболее чистого водорода, полученного методом щелочного электролиза воды, можно назвать предприятия пищевой, стекольной, электронной промышленности, металлургии и энергетики.
На данный момент, единственным крупным производителем щелочных электролизеров в России является ОАО «Уралхиммаш». Продукция данного предприятия отличается простотой эксплуатации и относительно низкой (по мировым меркам) стоимостью. Однако основные узлы электролизеров ОАО «Уралхиммаш» были разработаны еще в 50-х годах. Это обусловливает ряд серьезных недостатков, таких как большая металлоемкость, наличие асбестовой диафрагмы, отсутствие каких-либо каталитических покрытий электродов, и, как следствие, высокое энергопотребление установок, 5,2-5,5 кВт∙ч/нм3 H2 (при плотности тока 300 мА/см2). Некоторое время назад, благодаря относительно низким тарифам на электроэнергию, была экономически оправдана эксплуатация сравнительно дешевых электролизеров с невысоким КПД. В настоящее время при росте тарифов на электрическую энергию затраты на производство водорода становятся все более ощутимыми. В свою очередь, начиная с 70-х годов, за рубежом проводились активные научные и технологические разработки в области щелочного электролиза, что привело к возникновению ряда фирм, производящих электролизеры нового поколения, отличающихся сравнительно низкой металлоемкостью и, главное, энергопотреблением, выполненных с применением современных полимерных конструкционных материалов, полимерных мембран, высокоэффективных недорогих каталитических покрытий электродов. Последние пять лет отмечены высокой и зачастую агрессивной политикой зарубежных фирм на российском рынке, вследствие чего наша страна из страны-экспортера постепенно превращается в импортера щелочных электролизеров.
В сложившихся условиях возникает острая необходимость активизации собственных научно-технических усилий по созданию конкурентоспособного высокоэффективного отечественного электролизера, отвечающего современным стандартам зарубежных производителей [1,2].
За прошедшие со времени проведения предыдущего симпозиума 2 года [3] была выполнена следующая работа.
Создана новая система управления электролизеров типа СЭУ, которая включает в себя контроллер автоматики Малахит 32П со следующими основными функциями:
-сбор данных с датчиков;
-индикация данных на мнемосхеме в цифровом виде;
-контроль параметров с генерацией соответствующих событий;
-звуковая и световая индикация, при возникновении предупредительных и предаварийных ситуаций;
-индикация событий на мнемосхеме и в бегущей строке;
-изменение режимов ведения технологического процесса (напряжения, тока);
-выключение тиристорных преобразователей, при возникновении предаварийных ситуаций;
-сохранение текущих событий, до сброса их оператором;
-настройка порогов срабатывания предупредительных и предаварийных ситуаций;
-тарирование датчиков;
-архивирование данных на контроллере с отображением архива в виде диаграмм;
-архивирование событий на контроллере с отображением архива в виде таблицы;
-передача данных и событий в программу верхнего уровня;
-настройка выдержек срабатывания по предупредительным и предаварийным ситуациям;
-переход из режима «сигнализация и защита» в режим «сигнализация» и обратно.
Контроллер отражает следующие основные параметры:
* Контроль работы тиристорных преобразователей
* Значение тока и напряжения у каждого электролизера
* Давление вытесняющего газа мало
* Показания температур электролита, водорода и кислорода
* Концентрация водорода в кислороде и кислорода в водороде
* Концентрация водорода в воздухе помещения электролизной
* Давление водорода в регуляторах-промывателях и ресиверах
* Перепад давления в регуляторах-промывателях
* Индикация состояния защиты электролизера по минимальному напряжению
* Индикация режима защиты.

Разработана электролизная батарея с нулевым зазором, а также компактная установка на ее основе производительностью 10 нм3/час, имеющая улучшенные в 2-3 раза весогабаритные характеристики по сравнению с существующими установками СЭУ - 10.
Исследованы некоторые ароматические полимеры (например, полисульфон), наполненные неорганическим оксидом (Sb2O5, MgO, TiO2 и др), улучшающим проводимость и смачиваемость разделительной мембраны. Наиболее универсальным методом изготовления мембраны является метод «мокрого формования» [4]. В результате разработаны первые образцы полимерных безасбестовых пористых диафрагм и мембран для электролизеров с «зазором» и «нулевым зазором». Мембраны для электролизеров с «зазором» в настоящее время проходят промышленные испытания.
Следующим этапом данных работ является создание эффективных и недорогих каталитических покрытий катодов и анодов для щелочного электролиза. На данный момент имеется достаточное количество отечественных и зарубежных разработок высокоэффективных катализаторов электродных процессов, однако, лишь небольшая часть из них может быть применена в реальных промышленных условиях крупномасштабного производства. При проведении данных исследований особое внимание должно быть уделено каталитическим покрытиям с высокой активностью и устойчивостью, низкой стоимостью, причем технология нанесения покрытий должна быть достаточно простой и недорогой.
При анодном выделении кислорода на электроде наблюдается значительная поляризация, связанная как с замедленностью собственно электрохимического процесса, так и с образованием оксидных пленок с пониженной электронной проводимостью. Более ранние исследования различных модификаций никеля (никелевых электродов ренеевского типа, электрокатализаторов на основе шпинелей и перовскитов) выявили достаточно высокую активность подобных систем, сопряженную, однако, с рядом серьезных недостатков, таких как технологическая сложность изготовления и/или низкая стабильность каталитических покрытий во времени.

В данной работе был исследован метод получения композиционных никелевых покрытий, модифицированных никель-кобальтовой шпинелью (NiCo2O4). Основными преимуществами метода является технологическая простота исполнения, высокая каталитическая активность и устойчивость покрытий.
Модифицирование поверхности композиционного электрода никель-кобальтовой шпинелью проводили методом термического разложения соответствующих нитратов никеля и кобальта [5], [6].

Для нанесения композиционного слоя никеля на поверхность катодов применялась та же технология, которая применялась для изготовления анодов. Модифицирование поверхности проводили химическим осаждением никеля раствором гипофосфита натрия [5], [7], поскольку известно, что в данном случае происходит со-осаждение никеля и фосфора, причем содержание фосфора может достигать 15 %.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

БУМАГА ВМЕСТО ХОЛОДИЛЬНИКОВ

News image

Израильские исследователи из Бар-Иланского Университета совместно с коллегами из Красноярского Института химии и химических технологий, разработали ...

СИНТЕЗ ОКСИДА ПРОПИЛЕНА НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

News image

Dow и BASF были отмечены за совместную разработку способа получения оксида пропилена из пероксида водорода. Данная технология, сокращенно именуемая ...

ВНЕДРЕНИЕ ПОЛИМЕРА ПОЗВОЛЯЕТ УСТРАНЯТЬ ТЕЧЬ В ТРАНСФОРМАТОРАХ

News image

Проблема безопасной эксплуатации оборудования на подстанциях остается главной темой, волнующей умы энергетиков. Для продления сроков эксплуатации об...

БИОКАУЧУКИ LANXESS

News image

Сейчас, после того как LANXESS, крупнейший мировой производитель синтетического каучука, инвестировал 17 миллионов долларов США в первоначальное пуб...

Новые продукты оргсинтеза:

ИМПЛАНТАТЫ С ГИДРОГЕЛЕМ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

News image

Так же силы были направлены на поиск и исследования альтернативного наполнителя, который минимизировал бы вред здоровью, а эстетический эффект был бы максимальным. В данной статье представлен отчет ...

НОВИНКИ BASF для КОЖЕВЕННОЙ ОТРАСЛИ

News image

Девиз “Edition Caprileone” («Издано в Каприлеоне») используется применительно к ассортименту модных разновидностей кожи, отличающихся летней свежестью расцветок и преобладанием «натуральных» тонов. ...

BASF: новые стандарты для органических светодиодов

News image

Ассортимент специальных химикатов, предлагаемых подразделением BASF Performance Chemicals для кожевенной отрасли, включает химикаты для мокрой обработки и отделки кож и мехов. Располагая обширной се...

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Альтернативное топливо - РАЗВИТИЕ ЩЕЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА В РОССИИ

Великие химики:

ЖЕРАР (Gerhardt), Шарль Фредерик

News image

Французский химик Шарль Фредерик Жерар родился в Страсбурге в семье банковского служащего. Окончив протестантскую семинарию в возрасте 15 лет, посту...

ПРУСТ (Proust), Жозеф Луи

News image

Французский химик Жозеф Луи Пруст родился в небольшом городке Анжере в семье аптекаря. Получив химическое образование в Парижском университете, в 17...

Институты химии:

Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН

News image

Институт является структурным звеном Российской академии наук и входит в состав организаций, объединяемых Учреждением Российской академии наук Сибир...

Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН

News image

Иркутский институт химии СО РАН находится в ряду крупнейших в России центров фундаментальных исследований в области органической и элементоорганичес...