Как работает генератор водорода?

Генераторы водорода стали неотъемлемой частью многих лабораторий и промышленных процессов, где требуется газообразный водород высокой чистоты. В этой статье мы рассмотрим, как работает генератор водорода.

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, хотя в своем газообразном состоянии он естественным образом не встречается на Земле и должен быть произведен.

В промышленности H2(g) производится в больших масштабах с помощью процесса, называемого паровым риформингом, для отделения атомов углерода и водорода от углеводородного топлива. Водород используется в лабораториях для различных лабораторных применений, таких как газовая хроматография (GC) в качестве топлива или газа-носителя и ICP-MS в качестве газа для столкновений, в химической промышленности для синтеза аммиака, циклогексана и метанола и в пищевой промышленности для гидрирования масел с образованием жиров.

Наиболее важным элементом генератора водорода является электролизерная ячейка, где происходит реакция электролиза. Эта ячейка состоит из двух электродов — анода и катода, которые разделены ионообменной мембраной. Для получения водорода высочайшей чистоты, вплоть до 99,9995%, на электродах используется платиновый катализатор.

Когда на электроды электролизера подается постоянное напряжение, происходят следующие реакции:

На аноде, который является положительно заряженным электродом, молекулы воды теряют два электрона, образуя молекулу кислорода и четыре иона водорода.

Кислород, который образуется на этой половине реакции, безопасно выводится в атмосферу из задней части генератора.

На катоде, который является отрицательно заряженным электродом, четыре образовавшихся иона водорода собирают четыре электрона, превращая их в две молекулы водорода.

Образующийся газообразный водород отделяется от кислорода ионообменной мембраной, которая непроницаема для молекулярного кислорода.

Генераторы водорода предоставляют надежный и эффективный способ получения газообразного водорода высокой чистоты, что делает их незаменимыми во многих областях науки и промышленности.