Что такое электролизер: Основная информация об электролизерах: что это такое, как они работают и какую роль играют в зеленой экономике

Основная информация об электролизерах: что это такое, как они работают и какую роль играют в зеленой экономике

Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги

Ноябрь 16, 2020Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий

Компания Cummins ожидает, что в будущем на энергетическом рынке произойдет сдвиг. Вследствие этой перемены возникают новые возможности и перспективы для более широкого спектра нашей продукции, а не только для традиционных продуктов. Для более оптимальной службы своим клиентам и планете компания Cummins создает новые экологически устойчивые формы энергии и обеспечивает портфолио продукции подразделения New Power широким спектром новых возможностей, предоставляя способ производства экологически чистого водорода для снабжения топливных элементом, работы над промышленными процессами или производства таких «зеленых» химических средств, как удобрения, возобновляемый природный газ и метанол.

Cummins предлагает разнообразные технологии на основе водорода, включая электролизные системы, а недавно компания объявила о том, что предоставит свой электролизер мощностью 5 мегаватт с PEM для преобразования избыточного гидроэлектричества в экологически чистый водород для района коммунального обслуживания округа Дуглас в штате Вашингтон (США). Но что именно представляет собой электролизер, как он работает и какую роль играет в зеленой экономике?

Что такое электролизер и как он работает?

Электролизер — это система, использующая электричество для разделения воды на водород и кислород при помощи процесса, называющегося электролизом. Электролитическая система создает водородный газ при помощи процесса электролиза. Избыточный кислород высвобождается в атмосферу, но его также можно захватывать или хранить для снабжения других промышленных процессов, а в некоторых случаях даже для медицинских газов.

Водородный газ можно хранить как в виде сжатого газа, так и в жидком виде, а поскольку водород является энергоносителем, его можно использовать для энергоснабжения любой сферы применения, в которой необходимо электричество водородных топливных элементах, будь то поезда, автобусы, грузовики или центры обработки данных.

Самый базовый вид электролизеров имеет катод (отрицательный заряд), анод (положительный заряд) и мембрану. Полная система также имеет насосы, вентиляционные отверстия, топливные баки, источник электропитания, сепаратор и другие компоненты. Электролиз воды является электрохимической реакцией, происходящей внутри пакета элементов. Электричество поступает в анод и катод по всей протонообменной мембране (PEM) и заставляет воду (h30) разделяться на ее составные молекулы, то есть водород (h3) и кислород (O2).

Существуют ли разные виды электролизеров?

Да, они отличаются по размеру и принципу работы. Эти электролизеры можно масштабировать для соответствия различным входным и выходным диапазонам, что позволит им подходить по размеру как для небольших промышленных объектов, установленных в грузовом контейнере, так и для крупных централизованных промышленных предприятий, которые могут поставлять водород в грузовиках или быть подсоединенными к трубопроводам.

Существует три основных типа электролобов: протонная биржевая мембрана («ПЕГ»), щелочная и прочная оксидов.

Принцип работы этих разных электролизеров слегка отличается в зависимости от используемого электролитного материала. Электролизеры с щелочной технологией и электролизеры с PEM могут производить водород на рабочем месте и по требованию, сжатый водород без компрессора, а также чистый на 99,999 %, сухой и безуглеродный водород.

Различия между тремя основными видами электролизеров включают:

Электролизеры с щелочной технологией

• Используют жидкий раствор электролита, такой как гидроксид калия (KOH) или гидроксид натрия (NAOH), и воду.
• Водород производится в «ячейке», состоящей из анода, катода и мембраны. Ячейки обычно собраны в ряд в «пакете ячеек», который производит больше водорода и кислорода при большем количестве ячеек.
• После подачи напряжения на пакет ячеек гидроксид-ионы (OH-) проходят через электролит из катода в анод каждой ячейки, а на стороне электролизера, где расположен катод, появляются пузырьки водородного газа, на стороне анода — кислородный газ, как показано здесь.

 

Электролизеры с протонообменной мембраной (PEM)

• Электролизеры с PEM используют протонообменную мембрану, в которой используется твёрдый полимерный электролит.
• После подачи напряжения на пакет ячеек вода разделяется на водород и кислород, а протоны водорода проходят через мембрану для образования газа h3 на стороне катода.

 

 

 

 

Электролизеры с твердооксидными элементами (SOEC)

• Они используют твердый керамический материал в качестве электролита
• Электроны из внешней цепи сочетаются с водой в катоде для образования водородного газа и ионов с отрицательным зарядом. Затем кислород проходит через твердую керамическую мембрану и вступает в реакцию на стороне анода для образования кислородного газа и производства электронов для внешней цепи
• SOEC работают при намного более высокой температуре (выше 500 градусов C), чем электролизеры с щелочной технологией или электролизеры с PEM (до 80градусов C), и у них есть потенциальная возможность стать намного более эффективными, чем варианты с PEM и щелочной технологией.

 

Как коммерциализируются электролизеры на основе производства водорода?

Существует четыре основных способа коммерциализации электролизеров:

1. Энергия для мобильности: водород можно использовать в качестве топлива на заправочных станциях для таких электрических транспортных средств на топливных элементах, как автобусы, поезда и автомобили.
2. Энергия для топлива: можно использовать в очистительных заводах для удаления серы из ископаемых видов топлива.
3. Энергия для промышленности: можно использовать непосредственно в качестве промышленного газа для сталелитейной промышленности, заводов по производству листового стекла, сферы полупроводников и т. п. Его также можно вводить непосредственно в трубопроводы природного газа для более низкоуглеродного отопления и других сфер применения природного газа.
4. Энергия для газа: можно использовать при производстве «зеленых» химических средств, таких как метанол, удобрения (аммиак) и любых других жидких видов топлива, включая реактивное топливо!

В чем заключается уникальность водородных топливных элементов?

Водород, который производится при помощи электролизера, идеально подходит для использования в водородных топливных элементах. Топливные элементы, во многом работающие как аккумуляторы, не изнашиваются и не требуют зарядки, а производят электричество и тепло пока у них есть топливо. Вы можете больше узнать об аккумуляторах и топливных элементах здесь. Топливные элементы используют водород для выработки электричества с нулевым уровнем выбросов в точке использования. Это значит, что можно больше не использовать ископаемые виды топлива, а из выхлопной трубы больше не будут исходить вредные выбросы.

Более того, когда электролитическая система снабжается энергией из возобновляемого источника, например гидроэнергией из дамб на реке Колумбия, производимый водород считается возобновляемым и не содержащим CO2 в ходе полного цикла своего производства. Узнайте больше о выбросах в ходе полного цикла производства водорода для полностью электрической техники и техники на топливных элементах.

Почему водород считается настолько хорошим вариантом для экологически чистой энергии?

Водород позволяет создать массовые рыночные изменения в сфере энергетики. Энергетические системы по всему миру проходят через основательные преобразования с целью сосредоточения внимания на более низком уровне выбросов и менее отрицательном влиянии на окружающую среду.

Такие возобновляемые технологии, как ветряная и солнечная энергетика, играют ключевую роль в обеспечении решения для уменьшения негативных последствий изменения климата и декарбонизации сектора энергетики. Но интеграция этих неустойчивых источников энергии в энергосеть может оказаться сложной задачей.

Водород может выступать в качестве среды хранения энергии для разрешения этих трудностей энергосетей, что позволит с большей легкостью использовать возобновляемую энергию вне энергосети. Водород является надежным способом эффективного хранения и транспортировки возобновляемого электричества на протяжении долгих периодов времени. Благодаря этому вырабатываемое при помощи ветра или солнца электричество, которое не используется сразу, можно использовать в другое время или в другом месте. Потенциал водорода в сфере хранения и транспортировки энергии позволяет ему играть ключевую роль в глобальном процессе перехода на возобновляемую энергию.

Что Cummins делает с электролизерами?

Компания Cummins эффектно присоединилась к водородной экономике в сентябре 2019 г. после приобретения компании Hydrogenics, являющейся глобальным производителем водородных топливных элементов и электролизной технологии. Cummins продолжает быстро прогрессировать в вопросах инноваций для новых продуктов и сфер применения в водородной отрасли. На данный момент Cummins предлагает два разных вида электролизеров:

1. Электролизер HyLYZER® с твердоэлектролитной мембраной (PEM) использует твердый полимер с ионной проводимостью и больше всего подходит для крупномасштабного производства водорода.
2. Электролизер HySTAT® с щелочной технологией использует жидкий электролит и хорошо подходит для маломасштабного и среднемасштабного производства водорода.

Cummins с гордостью занимает ведущую позицию в сфере новых водородных технологий. Используя столетний опыт работы со множеством источников питания и трансмиссий, мы работаем вместе с клиентами, чтобы предоставить правильное решение правильному клиенту в правильное время. Выбор типа энергии ложиться на вас, вне зависимости получается ли она из аккумулятора, дизеля, природного газа или топливных элементов.

 

Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги

10 ноября 2022 г.Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий

Автором этой статьи стал Чак Макклэфферти, Bear Electric , авторизованный дилер Камминза.

Смартфоны, смарт-телевизоры, виртуальные помощники, интеллектуальные термостаты, умные замки и Дверные звонки. Наши дома теперь заполнены умными устройствами. К сожалению, большинство из них становятся бесполезными без питания для запуска и подзарядки. Вот почему домовладельцы должны рассмотреть возможность установки одного умного устройства превыше всего: генератор для дома ожидания.

Будучи официальным дилером компании КАММИНЗ, я устанавливаю много генераторы™ домашних резервных генераторов по всему Орегоне. Что все больше и больше суровых погодных условий, веерный веяние, и старение энергосети, я могу сказать вам, без сомнения, резервный генератор стоит инвестиций.

Лучшая часть владения одним из этих интеллектуальных устройств? Вам не нужно говорить об этом, когда нужно включать и выключать. Он делает это автоматически.

В двух словах, вот процесс:

Когда мы устанавливаем резервные генераторы для дома на колесах, мы также устанавливаем автоматический передаточный ключ от Камминза. Этот передаточный ключ постоянно отслеживает электропитание, поступающий в дом. Если он обнаруживает перерыв в обслуживании, он автоматически отключает дом от электрической линии электропередач в долю секунды, а затем включается генератором КАММИНЗ для питания дома вместо этого. Генератор подается либо на природном газе, либо на пропановом бачке.

В то время как генератор Камминза осуществляет энергоснабжение дома, передаточный ключ будет продолжать следить за электрической электроэнергетической линейкой. После того, как он обнаруживает, что питание восстановлено, оно автоматически отключат генератор из электрической системы дома и повторно соединит электрическую утилиту.

Вам не нужно ничего делать. Nada. Пшик. Генератор и передаточный ключ делают всю работу. В некоторых случаях вы можете даже не осознавать отключения электроэнергии, пока вы не посмотрите в окно и не увидите, что все дома вашего соседа темные.

Точно так же, как важно иметь авторизованный дилер КАММИНЗ профессионально установить резервную генераторную и передаточный ключ убедившись, что вы выбираете правильный размер генератора для вашего дома. Если он слишком мал, нагрузка не сможет привести в действие все в доме. Если он слишком большой, вы будете потреблять дополнительный природный газ или пропан, когда вы его используете.

Самый простой способ убедиться в том, что вы выбираете генератор нужного размера,-это чтобы ваш дилер делал это для вас. Но если вы хотите почувствовать, сколько генератора вам нужно, у Камминза имеется превосходный пост в блоге на , вычисляя мощность генератора, который вам необходим , или вы можете использовать калькулятор размера генератора в Cummins.com .

Мы живем в мире, полном интеллектуальных устройств. Удостоверьтесь в том, что вы можете сохранять свою работоспособность и работу во время отключения электроэнергии с помощью резервного генератора генераторы для домашних условиях. Чтобы найти ближайшего к Вам дилера, воспользуйтесь локатором для дилеров . Или, если вы живете в штате Орегон, просто свяжитесь со мной по телефону (503) 678-3417 или [Эл. адрес защищен]

Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги

25 октября 2022 г.Компания «Камминз Инк.

«, глобальный лидер в области энергетических технологий

Компания КАММИНЗ Inc. (NYSE: ММК) рада объявить о том, что 1-800-КАММИНЗ будет предлагать продажи программного обеспечения в качестве дополнительной функции. Пакет программного обеспечения, поддерживаемый этой новой функцией, включает в себя INSITE, QSOL, PowerSpec, INSITE и программу IA. Создание этого доступного через 1-800-КАММИНЗ упростит обслуживание клиентов, сократит время простоя и гарантирует нашим клиентам возможность получать отзывчивую и активную поддержку продаж программного обеспечения каждый раз.

Что изменилось?

• Новый вариант продажи программного обеспечения на 1-800-КАММИНЗ™
• Все звонки на устаревшие номера будут перенаправлены на 1-800-КАММИНЗ™

Что остается неизменным?

• Клиенты по-прежнему могут звонить 1-800-КАММИНЗ™ для поддержки деталей, общих запросов по продуктам и обслуживанию, а поставщик услуг предоставляет техническую помощь для двигателей, генераторов и цифровых продуктов, предоставляемых компанией КАМЗ.

Когда произошло это изменение?

• Понедельник, 10 октября г., 2022

«Я взволнован по поводу этого нового предложения мы предоставляем нашим клиентам. Это не только поможет им быстрее получить необходимую поддержку, но и поможет снизить сложность клиентов»,-добавил Грег Эрлингер, Исполнительный директор по централизованным решениям. «Наши клиенты рассчитывают на то, что мы будем вести свой бизнес и будем доверять решениям, которые легко и акцессибли получают эксперты, которые заботятся об одном из способов, которыми мы занимаемся».

Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги

19 октября 2022 г.Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий

Охватывая семь производственных предприятий с общей установленной мощностью 16,5 MWp, значительно снижая выбросы углекислого газа в объектах и операциях.

Китай и ЭДФ возобновляемые источники энергии подписали в Пекине распределенное соглашение о фотоэлектрических Powerзакупках, целью которого является сокращение потребления электроэнергии в традиционных энергосистем и сокращение выбросов углекислого газа в помещениях и операциях Камминза. КАММИНЗ обеспечит крышу и наземную площадь и будет потреблять генерируемые солнечной энергии, ЭСО возобновляемые источники энергии будут нести ответственность за инвестиции, установка и эксплуатация оборудования для генерации солнечных батарей PV. Ван Нин, вице-президент по КАММИНЗ, и Эрванн Debos, главный исполнительный директор по возобновляемым источникам энергии Китая, завершил подписание контракта от имени обеих сторон.

ЕФД является мировым лидером в области возобновляемых источников энергии, включая ветровую и солнечную. ЭСО возобновляемые источники энергии обладают глубокими техническими возможностями и имеют опыт работы в области производства фотоэлектрических источников энергии. Партнерство установит распределенную систему выработки фотоэлектрических источников энергии в 7 производственных предприятиях в Пекине, Уси, Ухань, Чунцине и Лючжоу. С общей установленной мощностью 16,5 МВт, проект может предоставить около 280 000 000 кВтч электроэнергии в 20 лет, экономя около 158 000 тонн выбросов углекислого газа.

«Мы рады тому, что КАММИНЗ и ЕФД работают вместе в области распределенной фотоэлектрической энергии, чтобы предоставить новые возможности для расширения потребления экологически-зеленого топлива и снижения уровня выбросов в результате эксплуатации предприятий. Это поможет Камминскому использованию возобновляемых источников электроэнергии, что составляет более 10% от общего потребления электроэнергии в Китае на 2023 в регионе Китая. Этот проект также позволит нам обеспечить экологичное производство и эксплуатацию и хорошо позиционировать нас для устойчивого развития»,-сказал Ван Нин.

В настоящее время использование крыши здания для установки фотоэлектрических систем является очень эффективным способом для корпоративных клиентов сократить выбросы углекислого газа. Компания КАММИНЗ и ЭДФ подписали 20-летний контракт на закупку электроэнергии, который позволяет достичь целевых показателей по сокращению выбросов углекислого газа и экономии электроэнергии одновременно.

Erwann Debos сказал на церемонии подписания, «Мы с честью предоставить Камминс распределенной фотоэлектрических решений по возобновляемым источникам энергии, чтобы помочь достичь своей планеты 2050 стратегических целей. Возобновляемые источники энергии направлены на то, чтобы работать рука об руку с клиентами для предоставления самых передовых решений по комплексному управлению энергопотреблением в условиях низкоуглеродной трансформации предприятий, а также для расширения возможностей глобального энергетического перехода».

Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги

13 сентября 2022 г.Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий

90% американского бизнеса-это малые и средние величины. Они являются подлинными двигателями нашей экономики, используя миллионы рабочих. Благодаря тому, что многие из них ищут новые способы расширения своих услуг, получения доходов и развития своего бизнеса, для дома и портативных генераторов может стать новым источником дохода.

Серебряная подкладка в темных облаках

Согласно Ассошиэйтед пресс, перебои с энергоснабжением в течение последних двух десятилетий удвоились и привели к напряжению стареющей энергосети нашей страны. Это повышает частоту и длительность отключения электроэнергии. Эти частые отключения создают потребность в надежной резервной мощности для домохозяйств и других предприятий. А для предприимчивого малого и среднего бизнеса, удовлетворяя эту потребность с генераторами КАММИНЗ-это огромная возможность.

Какие предприятия могли бы извлечь максимальную пользу из того, чтобы стать официальными дилерами ? Вот наша пятерка:

1. Генеральные подрядчики -в случае стихийных бедствий, таких как ледяные бури, ураганы, сильные ветры, лесные пожары или землетрясения, утраченное энергоснабжение не является единственной проблемой, стоящей перед клиентами. Существует часто физическое повреждение имущества, которое должно быть отремонтировано. Когда они помогают клиентам в восстановлении, генеральные подрядчики имеют возможность оценить энергетические потребности дома или бизнеса и предложить добавить генераторы™ домашний резервный генератор . Если Заказчик соглашается, у Генерального подрядчика появляется не только прибыль от продажи генератора, но и трудозатраты для его установки.

2. электрики -хороший Электрик-надежный источник информации. Они не только являются экспертами по движению электронов, но и часто знают о конкретных электрических установках своих клиентов. После длительного отключения электроэнергии, многие из них часто спрашивают: «есть ли что-нибудь, что вы можете сделать, чтобы держать мое электричество в следующий раз, когда питание погаснет?» Электрики, которые продают и устанавливают генераторы Home резервные генераторы , могут сказать: «Да, да, есть». Установка домашних резервных генераторов может быть еще одним ценным сервисом, который могут предоставить электрики.

3. Отопление и охлаждение подрядчиков -во время отключения электроэнергии, один из самых важных систем постучал в автономном режиме для владельцев дома и бизнеса является их центральное отопление и система охлаждения. Без тепла и холодного воздуха в течение длительного времени не только неудобно, но это может быть опасно, если температура на улице Экстремальная. Поэтому, естественно, после восстановления мощности, поиск способа сохранить систему ОВКВ во время следующего отключения электроэнергии становится лучшим в своем уме. Поскольку подрядчики по обогреву и охлаждению являются экспертами по установке крупных систем в домах и на предприятиях, добавление генераторы генераторов для домов и предприятий является естественным способом добавления еще одного центра прибыли в их предприятия.

4. Интернет-магазины -up до сих пор мы обсуждали резервные генераторы. Для предприятий, которые не специализируются на установке генераторов постоянно на место, переносных генераторов может быть Манимейкера. В то время как переносные генераторы могут использоваться во время отключения электроэнергии, они лучше подходят для небольших задач из-за их портативности. Это делает их идеальными для кемпинга, стробирования, строительных площадок и т. д. Благодаря прочной и надежной репутации Камминса, наши переносные генераторы идеально подходят для розничных продавцов, ориентированных на эти сегменты рынка.

5. солнечные панели установщики -большинство домашних солнечных панелей подключены непосредственно к электросети. Так что, когда питание выходит, солнечные батареи прекращают обеспечивать энергоснабжение. Для резервного источника электроэнергии, установщики солнечных панелей могут либо установить резервную копию солнечной батареи, которая заряжается от солнечных батарей, либо создать генератор для дома в режиме ожидания. Как правило, резервные копии солнечных батарей могут работать только в течение нескольких часов, поэтому, если область подвержена погодным простоям, резервным генератором для дома, таким как генераторы , является лучший выбор.

Сейчас настало время

Больше людей, чем когда-либо искали резервную генерацию электроэнергии, теперь прекрасное время, чтобы расширить предложения вашей компании, став официальным дилером . Чтобы узнать больше, посетите веб-сайт cummins.com/partners/dealers .

Электролиз расплавов и растворов — схема, правила и уравнения

Электролиз расплавов и растворов встречается в заданиях на ЕГЭ, а значит, если вы планируете сдавать экзамен по химии, эту тему нужно знать на отлично. Наша статья поможет узнать или повторить, что такое электролиз, его правила и схема протекания.

Электролиз — это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает на электродах и основана на пропускании электрического тока через раствор или расплав.

Не менее важными участниками электролиза являются электроды: катод и анод. Если вы вдруг забыли, что такое катод и анод в химии, напомним.

Катод — это отрицательно заряженный электрод, который притягивает положительно заряженные ионы (катионы). А анод — это положительно заряженный электрод, который притягивает к себе отрицательно заряженные ионы (анионы). Таким образом, на катоде всегда происходит процесс восстановления, а на аноде всегда происходит процесс окисления.

Электроды бывают растворимые и инертные. Растворимые изготавливаются из металлов, например, меди и подвергаются химическим превращениям в ходе электролиза. А вот инертные или нерастворимые электроды не подвергаются химическим превращениям и остаются в неизменном виде как до реакции, так и после нее. Как правило, такие электроды изготавливают из графита или платины.

Виды электролиза

Различают два вида электролиза:

1. Электролиз расплава.

2. Электролиз водного раствора.

Прежде чем мы рассмотрим каждый процесс отдельно, давай познакомимся с общими для двух видов процессами на электродах.

Процесс на катоде K (−) Катион принимает электроны и восстанавливается: Me+n + ne− → Me0 (восстановление). Процесс на аноде A (+) Анион отдает электроны и окисляется: неMe−n − ne− → неMe0 (окисление). Процессы, протекающие при электролизе в общем случае: К− : Ме+n + ne− → Ме0; А+ : неМе−n − ne− → неМе0. Суммарное уравнение электролиза:

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Электролиз расплава

Рассмотрим электролиз расплава пищевой соли — хлорида натрия. При сильном нагревании кристаллический твердый хлорид натрия плавится. Полученный расплав содержит подвижные ионы хлора и натрия, освободившиеся из кристаллической решетки, и проводит электрический ток.

К⁻: 2Na⁺ + 2e⁻ = 2Na⁰

А⁺: 2Cl⁻ − 2e⁻ = Cl₂

Суммарное уравнение электролиза:

При опускании в расплав угольных (инертных) электродов, присоединенных к источнику тока, ионы приобретают направленное движение: катионы движутся к отрицательно заряженному электроду (катоду), анионы — к положительно заряженному электроду (аноду) и отдают электроны.

Теперь давайте рассмотрим электролиз расплава гидроксида калия.

На катоде происходит восстановление калия за счет принятия электронов. А на аноде протекает более сложная реакция. Гидроксогруппы отдают свой электрон и становятся нейтральными, но такое состояние для них крайне невыгодно, так как неустойчиво, и они объединяются в группы, чтобы потом разложиться с выделением газообразного кислорода и воды

Итог электролиза расплава — металлический калий на катоде, газообразный кислород и пары воды на аноде.

Электролиз раствора

Основным отличием водного раствора от расплава является присутствие молекул воды и ионов H⁺ и OH^— как продуктов диссоциации воды. В связи с этим возле катода и анода скапливаются ионы, которые конкурируют как друг с другом, так и с молекулами воды. Рассмотрим электролиз на примере водного раствора KF:

К⁻: 4H₂O + 4e⁻ = 2H₂⁰ + 4OH⁻

А⁺: 2H₂O − 4e⁻ = O₂ + 4H⁺

Суммарное уравнение электролиза:

Как видно, ни калий, ни фтор не фигурируют в продуктах электролиза. Почему так происходит?

Наиболее активные металлы — сильные восстановители. Калий — как раз такой металл, поэтому обратный процесс восстановления активных металлов из соединений осуществить сложно. При электролизе водных растворов солей активных металлов на катоде протекает восстановление не катионов этих металлов, а воды с образованием водорода.

Разберем порядок восстановления катионов металлов на катоде в зависимости от их активности.

Последовательность разрядки катионов зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжения.

1. Если у катода накапливаются молекулы воды и катионы металла, который находится в ряду напряжения после водорода, то восстанавливаются ионы металла.

2. Если у катода накапливаются молекулы воды и катионы металла, который стоит в начале ряда напряжения от лития до алюминия включительно, то восстанавливаются ионы водорода из молекул воды. Катионы металла не восстанавливаются, остаются в растворе.

3. Если у катода накапливаются молекулы воды и катионы металла, который расположен в ряду напряжения между алюминием и водородом, то восстанавливаются и ионы металла, и частично ионы водорода из молекул воды.

4. Если в растворе находится смесь катионов разных металлов, то сначала восстанавливаются катионы менее активного металла.

5. При электролизе раствора кислоты на катоде восстанавливаются катионы водорода до газообразного водорода.

Для удобства мы собрали информацию об электролизе в таблице:

Теперь разберемся, что происходит с анионами в водных растворах при электролизе. Для начала познакомимся с последовательностью восстановления анионов на аноде:

Чем меньше выражена восстановительная активность, тем хуже анионы могут окисляться на аноде. К тому же процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона.

Если анод инертный или нерастворимый, то на нем протекают следующие реакции:

1. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов!), на аноде происходит процесс окисления аниона.

2. При электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде выделяется газообразный кислород вследствие окисления молекул воды. Анион при этом не окисляется, оставаясь в растворе.

3. При электролизе растворов щелочей происходит окисление гидроксид-ионов.

Если анод растворимый, то на нем всегда происходит окисление металла анода — независимо от природы аниона.

Исключением является электролиз солей карбоновых кислот. Таблица выше не описывает происходящее на аноде. Давайте рассмотрим, что же там происходит.

В результате электролиза водных растворов солей щелочных металлов карбоновых кислот происходит образование углеводородов вследствие рекомбинации углеводородных радикалов.

В общем виде электролиз солей карбоновых кислот можно записать так:

На катоде образуется газообразный водород, а на аноде — углекислый газ, углеводород, полученный удвоением радикала. В катодном пространстве накапливается щелочь.

В случае разделения катодного и анодного пространства углекислый газ реагирует со щелочью с образованием гидрокарбоната.

Бесплатные занятия по английскому с носителем

Занимайтесь по 15 минут в день. Осваивайте английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью жизни.

Применение электролиза

А теперь самое главное: зачем вообще нужен электролиз? Рассмотрим применение этого вида ОВР:

1. С помощью электролиза расплавов природных соединений в металлургической промышленности получают активные металлы (калий, натрий, бериллий, кальций, барий). С помощью электролиза растворов солей — цинк, кадмий, кобальт и другие.

2. В химической промышленности электролиз используют для получения фтора, хлора, водорода, кислорода, щелочей, бертолетовой соли и других веществ.

3. Электролиз с растворимым анодом используют для нанесения металлических покрытий (из хрома, золота, никеля, серебра), что предохраняет металлические изделия от коррозии и придает им декоративный вид.

Вопросы для самопроверки

1. Выберите верное продолжение фразы «катод — это…»:

1. Положительно заряженный электрод, к которому притягиваются положительно заряженные ионы.

2. Положительно заряженный электрод, к которому притягиваются отрицательно заряженные ионы.

3. Отрицательно заряженный электрод, к которому притягиваются положительно заряженные ионы.

4. Отрицательно заряженный электрод, к которому притягиваются отрицательно заряженные ионы.

2. Продолжите фразу «электролиз — это…»:

1. ОВР с применением тока.

2. Реакция без изменения степеней окисления с применением тока.

3. ОВР с применением катализаторов.

4. Обменная реакция.

3. Как заряжен анион?

1. Положительно.

2. Отрицательно.

3. Нейтрально.

4. Не имеет заряда.

4. Чем отличается электролиз раствора от электролиза расплава?

1. Ничем.

2. В расплаве плавится твердое.

3. Присутствием молекул воды и продуктов ее диссоциации.

5. Если металл стоит в ряду активности металлов между алюминием и водородом, что выделится на катоде?

1. Этот металл.

2. Водород.

3. Металл и водород.

4. Оксид металла.

При электролиза водного раствора фторида лития что на аноде выделится?

1. Фтор.

2. Водород.

3. Кислород.

4. Вода.

Ответы

1. c

2. a

3. b

4. c

5. c

6. с

Electrolyzer 101: Growing Green Hydrogen

Водородный электролизер Plug’s   Продукты позволяют клиентам производить зеленый водород на месте, сокращая количество выбросов углерода, которые мы выбрасываем в мир.

Призывы к сокращению углеродного следа и переходу на возобновляемые источники энергии никогда не были такими громкими. В марте 2022 года ООН выпустила отчет об изменении климата с ужасным предупреждением лицам, принимающим решения, о том, что пришло время действовать. И политики в Европе пытаются найти другие источники энергии после вторжения в Украину. Эти тревожные новости волнуют даже крайних оптимистов. Но хорошая новость заключается в том, что с зеленым водородом есть надежда.

Почему? Ответ прост. Зеленый водород производится из возобновляемых источников, таких как ветер, вода или солнечная энергия. Другие формы водорода производятся из неустойчивых источников, которые выделяют выбросы углерода. В то время как зеленый водород выделяет только кислород.

Штекер считает, что зеленый водород способен обеспечивать энергией не менее 20% нашей планеты. Помня об этом, мы быстро работаем над тем, чтобы предоставить экологически чистые водородные продукты как можно большему количеству клиентов. У Plug есть несколько производственных предприятий, два из которых должны быть введены в эксплуатацию к концу 2022 года. К 2025 году мы рассчитываем производить 500 тонн жидкого зеленого водорода. Ожидается, что к 2028 году это число удвоится9.0007

Водородный электролизер компании Plug — ключ к воплощению этого плана в жизнь. Итак, что такое электролизер и как он работает?

Что такое электролизер?

Электролизер — это продукт, который использует электричество для расщепления воды на водород и кислород — процесс, называемый электролизом. Если вы знакомы с тем, как работают топливные элементы, электролизеры — это, по сути, обратный процесс. Существуют различные типы электролизеров водорода, которые могут функционировать по-разному, в зависимости от типа используемой мембраны.

На самом базовом уровне вода подается в стек электролизера, который выглядит как многоярусный бутерброд. Слои используют специальную мембрану, окрашенную катализатором, для разделения воды на водород и кислород, используя электричество для запуска реакции. Затем мы улавливаем и храним водород для различных целей.

За электролизером стоит сила, которая заставляет его работать. Эта сила может быть обеспечена любыми средствами, наиболее удобными для каждого клиента. Иногда это электроэнергия, предоставляемая местной коммунальной службой. В других случаях это возобновляемая энергия, такая как энергия ветра, солнца или гидроэлектроэнергия.

С одной из самых опытных команд в технологии электролиза с протонно-обменной мембраной (PEM) компания Plug глубоко понимает процесс, внедряя инновации в технологию на протяжении десятилетий. Недавно Guidehouse Insights даже назвал нас лучшей компанией по производству водородных электролизеров.

Для чего можно использовать электролизованный водород?

Plug предлагает готовые к работе водородные электролизеры, а также разработанные на заказ комплексные решения для удовлетворения любых потребностей. Наше предложение продуктов охватывает весь спектр экосистемы, включая производство, хранение и обработку, дозирование, доставку и многое другое.

Вот разбивка по отраслям, которые мы охватываем:

• Power to X: Нефтеперерабатывающие и химические производители, производители стали и удобрений могут уменьшить свой углеродный след с помощью зеленого водорода.
• Мощность для мобильности: водородные заправочные станции для автобусов, автомобилей, поездов, вилочных погрузчиков, грузовиков и других транспортных средств, работающих на топливных элементах.
• Power to Power: ни один возобновляемый электрон не должен пропадать зря. Зеленый водород обеспечивает доступ к возобновляемым источникам энергии для всех в любое время.
• Power to Gas: Зеленый водород можно сжигать (обычно в смеси с природным газом) для обогрева домов и предприятий. Добавление водорода в трубопроводы природного газа — еще один способ сократить выбросы углерода.

Куда идут продукты Plug’s?

В дополнение к растущему числу корпоративных клиентов, использующих водород Plug, федеральная администрация также полагается на Plug, лидера движения за зеленый водород, и других, чтобы помочь стране перейти к экологически чистым энергетическим решениям в течение десятилетия. Инициатива Energy Earthshots Министерства энергетики США была реализована для снижения стоимости водорода на 80%. Для достижения этой цели Министерство энергетики финансирует несколько водородных узлов в США с целью сделать водород повсеместным. Когда это произойдет, страна может ожидать пятикратного увеличения использования чистого водорода и сокращения выбросов углекислого газа почти на 16% к 2050 году. США

Компания Plug, стоящая за Зеленой водородной экосистемой, упрощает внедрение водорода для компаний, готовых повысить как эффективность, так и устойчивость своей деятельности. Готовы изучить водородные электролизеры мирового класса от Plug? Свяжитесь с нами.

Электролизеры | Группа преобразования энергии

Что такое электролизеры?

Электролизеры представляют собой устройства для электрохимического преобразования энергии, которые используют электричество для расщепления воды на кислород и водород, последний из которых может использоваться для заправки автомобилей, производства удобрений и биогаза. Если электролизеры питаются электричеством от возобновляемого или ядерного источника, то произведенный водород может заменить водород от парового риформинга метана.

Промышленные электролизеры

Хотя промышленные электролизеры существуют, в их нынешнем виде они слишком дороги для широкого распространения и интеграции в возобновляемые энергосистемы или топливо. Наша группа работает над снижением стоимости и повышением эффективности электролизеров путем устранения ограничений массы и переноса заряда, связанных с компонентами, с помощью комбинации экспериментальных инструментов и инструментов моделирования.

В этих усилиях мы сосредоточились на:

• характеристике механических и химических свойств мембран и иономеров в жидкой водной среде и при высокой температуре
• , характеризующие свойства дисперсии и чернил перед изготовлением каталитических слоев и мембран, а затем характеризующие их функциональные свойства после изготовления;
• взаимодействие катализатора и иономера в слое катализатора с использованием микроэлектродов;
• интерфейсы катализатора и транспортного слоя, а также сами транспортные слои с помощью томографии

Унифицированные регенеративные топливные элементы

Унифицированные регенеративные топливные элементы (URFC) представляют собой сквозную технологию, которая включает электролизер и топливные элементы в одном устройстве. Их можно рассматривать как устройства преобразования энергии с масштабируемым хранилищем с очень высокой плотностью энергии. В этих устройствах многие проблемы топливных элементов и электролизеров объединены в одну, что требует уникального подхода и понимания в дополнение к интеграции знаний с обеих сторон. Здесь цели ECG состоят в том, чтобы охарактеризовать и количественно оценить преимущества этих устройств при использовании и изучении различных технических решений для повышения производительности и долговечности, демонстрации возможности работы в различных режимах работы и быть лидером в современном уровне техники. данной технологии.

Электролизеры для CO

₂ Восстановление

Электрохимическое преобразование CO ₂ в полезные виды топлива и химические вещества, такие как окись углерода, метан, метанол, этилен и этанол, позволяет нам использовать возобновляемую фотогальванические элементы и ветер в качестве источников электронов и эффективное достижение углеродной нейтральности.

В сотрудничестве с Объединенным центром искусственного фотосинтеза (JCAP) и усилиями по моделированию и диагностике мы исследуем, проектируем и оптимизируем эту электролитическую ячейку с газодиффузионными электродами для селективного и эффективного производства топлива, уделяя особое внимание конструкция каталитического слоя.

Высокотемпературные электролизеры

Твердооксидные электролизеры, работающие при высокой температуре (500–800 °C), обеспечивают высокую производительность и эффективность и могут использовать отработанное тепло или пар из промышленных или геотермальных источников. Преобразование прерывистых возобновляемых ресурсов, таких как ветер и солнечная энергия, связано с колебаниями рабочей температуры и давления, которые создают нагрузку на элементы и компоненты батареи. Мы разрабатываем ячейки SOEC с металлической опорой, которые выдерживают чрезвычайно быстрые колебания температуры, выдерживают механические нагрузки и обеспечивают очень высокую производительность.