Изготовлена в 1999 году для проведения ОКР
Генератор водорода представляет собой устройство, основанное на принципе электролиза воды с применением щелочного электролита – водного раствора гидроксида калия (KOH) или гидроксида натрия (NaOH). Он сконструирован в виде классического электролизёра многоячеистого типа, предназначенного для эффективного разделения и сбора продуктов электролиза – водорода (H2) и кислорода (O2).
Конструктивное исполнение.
Рис. № 1. Электролизерная система генерации водорода.
Электроды выполнены из стальных пластин толщиной 0,5 мм, обеспечивающих устойчивость к коррозии в щелочной среде и хорошую проводимость тока. Между пластинами установлены резиновые уплотнительные кольца диаметром 200 мм для герметизации и поддержания межэлектродного расстояния.
Система собрана по многоячеистой схеме, что подразумевает наличие чередующихся положительных и отрицательных пластин, создающих серию электрохимических ячеек. Это повышает эффективность процесса электролиза за счёт увеличения рабочей площади и более равномерного распределения тока.
Полость электролизёра частично, примерно наполовину, заполнена щелочным раствором (чаше всего 20–30% KOH или NaOH). Щёлочь повышает проводимость воды, снижая сопротивление и ускоряя разложение воды на водород и кислород.
Для предотвращения обратного распространения газа и возможного воспламенения водорода, к системе подключены два гидрозатвора, выполненные на базе стеклянных трёхлитровых банок. Крышки этих банок снабжены входной и выходной трубками, позволяющими безопасно направлять выделяющиеся газы – водород и кислород – в различные сборники или газовую магистраль.
Рис. № 2. Электролизер в сборе.
Принцип действия:
При подаче постоянного напряжения на электроды происходит разложение молекул воды:
– На катоде (отрицательный электрод):
2H2O + 2e → H2 + 2OH
– На аноде (положительный электрод):
4OH – 4e → O2 + 2H2O
Это приводит к выделению водорода на катоде и кислорода – на аноде. Газы далее по трубкам направляются в гидрозатворы, где могут отделяться от влаги и далее использоваться по назначению.
Преимущества конструкции
– Простота и надёжность конструкции;
– Доступность используемых материалов;
– Безопасность благодаря применению гидрозатворов;
– Возможность масштабирования (добавления дополнительных ячеек для увеличения производительности водорода).
Таким образом, данный электролизёр представляет собой эффективную установку для лабораторного или экспериментального получения водорода методом щелочного электролиза.