Consumo de electricidad de equipos de producción de hidrógeno

Ley de Faraday

CuandoelectrolizadoSolución acuosa Para producir hidrógeno, la ley de Faraday se observa estrictamente en términos de cantidad de material: para cada solución electrolítica que pasa a través de 96485.309c de electricidad, se produce una reacción de electrodo de ganar y perder 1 mol de electrones en cualquier electrodo, y al mismo tiempo, Está relacionado con la ganancia y pérdida de 1 mol de electrones. La cantidad de sustancias correspondientes a cualquier reacción del electrodo también es 1 mol.

F = 96485.309c/mol se llama constante de Faraday, lo que expresa la cantidad de electricidad por mol de electrones. En el cálculo general, F = 96500c/mol puede aproximarse. De acuerdo con la ley de Raday, se puede obtener la siguiente fórmula: M = Kit = KQ

En la fórmula K— - representa la cantidad de sustancias precipitadas cuando se pasa una corriente de 1A en 1H, g/(A H); I— - Current, A;

T-Tiempo de poder, H;

M— - La masa de la sustancia precipitada en el electrodo, g;

P - La cantidad de carga que pasa a través de la célula electrolítica, a h.

Dado que la unidad de Coulomb es muy pequeña, la unidad de carga comúnmente utilizada en la industria es ampere-hora, y su relación con la constante F de Faraday es:

1F = 96500/3600 = 26.8 A · H2, producción de hidrógeno

Según la ley de Faraday, la carga de 26.8a · h puede producir 0.5mol de gas de hidrógeno. En estado estándar, el volumen ocupado por 0.5mol de hidrógeno es de 11.2 l.(A H)

Si se considera la eficiencia actual, la producción real de hidrógeno por hora de cada electrolizador debería ser:m3

En la fórmula M: el número de células de electrólisis de la célula electrolítica, M =

I— - Current, A;

T—-Tiempo de poder, H;

—— Eficiencia corriente, %.

Del mismo modo, se puede calcular la producción de oxígeno, que es exactamente 1/2 de la producción de hidrógeno.

El consumo de energía

El consumo de energía W es proporcional al voltaje U y la cantidad de carga Q, a saber

W = Qu

Según la ley de Faraday, en condiciones estándar, la carga teórica Q0 por 1M3 de hidrógeno producido es:

Por lo tanto, el consumo teórico de energía W0 es:

En la fórmula: U0 es el voltaje de descomposición teórico del agua, U0 = 1.23V.

En el funcionamiento real de la célula electrolítica, su voltaje de trabajo es 1.5 ~ 2 veces del voltaje de descomposición teórica, y la eficiencia de corriente no puede alcanzar el 100%, por lo que el consumo de energía real es mucho mayor que el valor teórico. En la actualidad, el consumo de energía real de 1M3 de hidrógeno producido por el dispositivo de electrólisis de agua es de 4.5 ~ 5.5kW · h.

Consumo de agua para la electrólisis

La cantidad teórica de agua para la electrólisis se puede calcular mediante la ecuación de reacción electroquímica del agua:

2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑

Koh

2 × 18G 2 × 22.4L x 1000L en la fórmula: x es el consumo teórico de agua cuando se produce 1M3 hidrógeno en condiciones estándar, g; 22.4L es el volumen de 1 mol de hidrógeno en condiciones estándar.

x/18 = 1000/22.4

x = 804g En el proceso de trabajo real, dado que el hidrógeno y el oxígeno transportan una cierta cantidad de agua, el consumo real de agua es ligeramente mayor que el consumo teórico de agua. En la actualidad, el consumo real de agua para producir 1M3 de hidrógeno es de aproximadamente 845 ~ 880 g.