устройство, принцип работы, как сделать своими руками

Современные технологии в последнее время стараются использовать экологически чистые виды топлива, которые не наносят серьезный вред окружающей среде, это требование также относится и к сварочным работам. Ведь важно, чтобы процесс работы был не только эффективным, но и безопасным.

Прекрасной альтернативой ацетиленовому пламени является водородное с использование кислорода. Водородная сварка является отличным способом сваривания разных металлов, она создает прочное соединение, и при этом во время нее не выделяются вредные пары. Но все же перед тем как ее применять не стоит забывать про важные особенности.

Особенности водородной сварки

Сварка водородом относится к безвредным технологиям, потому что во время горения дуги используется только один химический компонент — водород, а точнее водяной пар. Но данное преимущество имеет в себе несколько негативных качеств. К примеру, сверху заготовка может покрываться слоем из шлака. Также сварной шов может получиться слишком тонким.

Для усиления соединения применяются связывающие кислород органические соединения. Наибольшей популярностью пользуются — толуол, бензин или бензол. Они потребуются в небольшом количестве, по этой причине сварка с использование водорода обойдет намного дешевле других газопламенных работ.

Дуга при сварке горит в водородной атмосфере между двумя неплавящимися вольфрамовыми электродами. Из-за того что в дневное время пламя горючего вещества не видно, часто используются специальные водородные датчики. Не стоит применять крупные и тяжелые баллоны с газом, потому что они могут оказывать вредное воздействие на здоровье и могут быть опасными для жизни человека.

Именно этот фактор заставил многих специалистов найти наиболее оптимальное решение — они начали использовать специальные аппараты, которые заполнены водой. Под воздействием электричества жидкость распадается на водород и кислород. Наиболее подходящим стали электролизеры.

Это водородный сварочный аппарат, в котором вода распадается на два составляющих элементами, при этом их количество имеет оптимальные пропорции. После проведения дистиллят через электрический ток происходит процесс диссоциации.

Аппараты, которые применялись ранее, обладали огромными размерами. Устройства, которые могли сварить листы металла с показателем толщины 6 мм, весили около 300 килограмм. Это доставляло массу неудобств, поэтом позже создали передвижные конструкции, которые намного облегчили проведение сварочных работ.

Положительные качества водородной сварки

Водородная сварка, которая проводится своими руками, имеет много положительных качеств, о которых должен знать каждый начинающий сварщик. К самым главным относят:

• При ее проведении не требуется часто перезаряжать сварочный аппарат, это экономит много времени;
• Быстро входит в рабочий режим. На этот процесс может уходить максимум 5 минут в зависимости от расхода газа и показателей атмосферы;
• Обладает повышенной мощностью при небольших габаритах оборудования;
• Имеет экологическую частоту. В отличие от ацетиленовой газовая сварка своими руками с водородом не выделяет пары азота, которые оказывают отравляющее воздействие на здоровье;
• Сварочный аппарат, который применяется при водородном сварочном процессе, обладает высокой пожаробезопасностью;
• Конструкция установки максимально продумана, она позволяет избежать возгорания и взрывов;
• При помощи сварки с водородом можно обрабатывать и сваривать разные виды материалов — разные цветные металлы, чугун, сталь, стекло, керамику;
• После сваривания швы не окисляются;
• Для того чтобы обеспечить бесперебойный процесс сваривания достаточно иметь всего несколько доступных компонента — воду и источник тока.

Какое оборудование используется

Сварка на воде может проводиться своими руками, но для этого требуется подготовить необходимое оборудование. Именно от него зависит качество и прочность сварного шва, а также износостойкость всей конструкции. Наиболее подходящим вариантом будет использование водородно-кислородного сварочного аппарата.

Если рассматривать среди отечественных моделей сварочных устройств, то популярным считается продукт отечественного производителя под названием «Лига». Устройства могут работать от сети с мощностью 220 В. Для них подходит обычная дистиллированная вода, которая используется в качестве топлива.

Ниже имеет краткий принцип действия данного оборудования:

• Через дистиллированную воду проходит заряд электрического тока;
• Ток превращает дистиллят в водород и кислород;
• Полученная смесь проходит через охладитель-обогатитель газа, в нем остается лишняя влага;
• В этом же элементе к водороду добавляется горючее — разные углеводоро

Сварка с водородно-кислородной горючей смесью из электролиза воды

Аппарат для газовой резки и сварки различных материалов, включая тугоплавкие металлы, ни одному хозяйству, думается, не помешает. Тем более компактный и абсолютно безопасный в обращении. Но где такой достать? Да и не по карману многим его приобретение.

А вот у сторонников малой механизации — любителей создавать всё своими руками такой аппарат наверняка имеется. Возможно, даже самодельный, выполненный по эскизам и с учётом рекомендаций, которые были опубликованы на страницах «Моделиста-конструктора» (№7 за 1980 г. и № 10 за 1985 г.).

О том, как смастерить усовершенствованный вариант малогабаритного, но достаточно мощного аппарата для газовой резки и сварки, работающего по принципу получения водородно-кислородной горючей смеси с помощью электролиза водного раствора щёлочи, рассказывает очередная публикация журнала.

Первая «водогорелка», способная резать и сваривать даже тугоплавкие металлы, у меня с 1985 года. Изготовил её (а сейчас наладил мелкосерийный выпуск аналогов для продажи) по материалам журнала «Моделист-конструктор». Теперь выношу на суд читателей свою последнюю разработку, в основе которой хотя и усовершенствованный (большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надёжный штуцер для выхода горючей газовой смеси), но действующий по тому же принципу электролизер.

Тем, кто впервые сталкивается с подобным устройством, нелишне, думается, в самых общих чертах пояснить (а остальным напомнить), в чем суть такого рода конструкций. А она достаточно проста.

Рис.1. Аппарат для резки и сварки, работающий на продуктах электролиза слабого щелочного раствора:

а — блок-схема, б — готовая самодельная конструкция; ё — блок питания выпрямленным напряжением электросети, 2 — электролизер, 3 — затвор жидкостный, 4 — горелка газовая, 5 — амперметр, 6 — ручка включения аппарата, 7 — ручка смены режима работы (скачкообразное изменение отдаваемой в нагрузку мощности), 8 — ручка управления потенциометрами, 9 — скоба хранения электрошнура в свёрнутом состоянии, 10 — корпус переносной деревянный, 11 — штепсельная вилка.

Рис.2. Электролизер («восьмидесятиячеистый» вариант):

1 — плата боковая (фанера, s12, 2 шт.), 2 щека прозрачная (оргстекло, s4, 2 шт.), 3 — пластина-электрод (жесть, s0,5; 81 шт.), 4 — кольцо разделительное герметизирующее (5-мм резина кислото- и щёлочеупорная, 82 шт.), 5 — втулка-изолятор (кембриковая трубка 6,2×1, L35, 12 шт.), 6 — шпилька М6 (4 шт.), 7 — гайка М6 со стопорной шайбой (8 шт.), 8 — трубка вывода горючей газовой смеси, 9 — раствор слабощелочной (2/3 внутреннего объёма электролизера), 10 — вывод контактный (медь рафинированная, 2 шт.), 11 — штуцер («нержавейка»), 12 — гайка накидная M10, 13 — шайба штуцера («нержавейка»), 14 — манжета (резина кислото- и щёлочеупорная), 15 — горловина заливная («нержавейка»), 16 — гайка накидная Ml8, 17 — шайба заливной горловины («нержавейка»), 18 — шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 — крышка заливной горловины («нержавейка»), 20 — прокладка герметизирующая (резина кислото- и щёлочеупорная).

Между боковыми платами, соединёнными четырьмя шпильками, размещены металлические пластины-электроды, разделённые резиновыми кольцами. Внутренняя ячеистая полость такой батареи на 1/2…3/4 объёма заполнена слабым водным раствором щёлочи (КОН или NaOH).

Приложенное к пластинам напряжение от источника постоянного тока вызывает разложение (электролиз) раствора, сопровождающееся обильным выделением водорода и кислорода. Эта смесь газов, пройдя через специальный жидкостный затвор (рис. 1а), поступает далее на горелку и, сгорая, позволяет получить столь необходимую для многих технологических процессов (например, резки и сварки металлов) высокую температуру — около 1800° С.

Производительность электролизера зависит от концентрации щёлочи в растворе и прочих факторов. А самое главное — от размеров и количества пластин-электродов, расстояния между ними, что, в свою очередь, определяется параметрами блока электропитания — мощностью и напряжением (из расчёта 2…3 В на гальванический промежуток между двумя расположенными рядом друг с другом пластинами).

Предлагаемые мною конструкции источника постоянного тока доступны для изготовления в условиях «домашней мастерской» и начинающему самодельщику. Они способны обеспечить надёжную работу даже «восьмидесятиячеистого» (пластин-электродов у такого — 81 шт.) электролизера, а тем более — «тридцатиячеистого».

Вариант, принципиальная электрическая схема которого изображена на рис. 4, позволяет к тому же легко осуществлять регулировку мощности для оптимального согласования с нагрузкой: на первой ступени — 0…1,7 кВт, на второй (при включении SA1) — 1,7…3,4 кВт.

И пластины для электролизера предлагаются соответствующие — 150×150 мм. Изготавливаются они из кровельного железа толщиной 0,5 мм. Помимо газоотводного 12-мм отверстия в каждой пластине сверлится еще по четыре установочных (диаметром 2,5 мм), в которые при сборке продеваются вязальные или велосипедные спицы.

Последние нужны для лучшего центрирования пластин и прокладок, а потому на окончательном этапе сборки из конструкции убираются.

Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем «водогорелка» стала удобной и надёжной, как лампа Эдисона: включил — заработала, выключил — работать перестала. Особенно хлопотным делом оказалась модернизация не самого электролизера, а подсоединяемого к нему на выходе жидкостного затвора. Но стоило отказаться от ставшего было шаблонным применения воды в качестве заслона от распространения пламени внутрь газообразующей батареи (по соединительной трубке) и обратиться к использованию… керосина, как все тут же пошло на лад.

Почему выбран именно керосин? Во-первых, потому, что в отличие от воды эта жидкость в присутствии щелочи не вспенивается. Во-вторых, как показала практика, при случайном попадании капель керосина в пламя горелки последнее не гаснет — наблюдается лишь небольшая вспышка.

Наконец, в- третьих: будучи удобным «разделителем», керосин, находясь в затворе, оказывается безопасным в пожарном отношении.

Рис.3. Керосиновый затвор и принцип его действия (а — при работающем электролизере, б — в момент отключения аппарата):  1 — баллон (2 шт.), 2 — пробка (2 шт.), 3 — штуцер вводный, 4 — штуцер выводной, 5 — керосин, 6 — переходник (стальная труба).

По окончании работы, во время перерыва и т.п. горелка, естественно, гасится. В электролизере образуется вакуум, и керосин перетекает из правого бачка в левый (рис. 3).

Потом — барбатация воздуха, после чего горелку можно хранить сколько угодно: в любой момент она готова к использованию. При её включении газ давит на керосин, который вновь перетекает в правый бачок. Затем начинается барбатация газа…

Соединительные трубки в аппарате — полихлорвиниловые. Лишь к самой горелке ведёт тонкий резиновый шланг. Так что после отключения питания достаточно эту «резину» перегнуть руками — и пламя, выдав напоследок легкий хлопок, потухнет.

Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.

И еще одна тонкость. Хотя блок питания (см. рис. 4) и способен обеспечить электроэнергией 3,4-киловаттную нагрузку, пользоваться столь большой мощностью в любительской практике случается очень редко.

И чтобы «не гонять электронику» чуть ли не вхолостую (в однополупериодном режиме выпрямления, когда на выходе 0…1,7 кВт), нелишне иметь в распоряжении и другой источник питания электролизера — поменьше и попроще (рис. 5). По сути, это — двухполупериодный, известный многим самодельщикам регулируемый выпрямитель.

Причём со связанными друг с другом (механически) «движками» 470-омных потенциометров. Конструктивно такую связь можно осуществить либо при помощи простейшей зубчатой передачи с двумя текстолитовыми шестернями, либо воспользоваться более сложным устройством типа верньера (в бытовом радиоприёмнике).

Рис.5. Вариант блока питания с использованием в схеме тиристоров и самодельного трансформатора.

Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнитопровода применён набор Ш16×32 из трансформаторной стали. Обмотки содержат: первичная — 2000 витков ПЭЛ-0,1; вторичная — 2×220 витков ПЭЛ-0,3.

Практика показывает: рассмотренный самодельный аппарат для газовой резки и сварки даже при самой напряжённой эксплуатации способен исправно служить весьма продолжительное время. Правда, раз в 10 лет требуется проводить основательное техобслуживание, в основном из-за электролизера.

Пластины последнего, работая в агрессивной среде, покрываются окисью железа, которая начинает выступать в роли изолятора. Приходится пластины промывать с последующей зачисткой на наждачном круге. Более того, заменять четыре из них (у отрицательного полюса), разъеденных кислотными остатками, собирающимися вблизи «минуса».

Поэтому рекомендуется в электролизер заливать только дистиллированную воду, а щелочной раствор использовать наименее загрязнённый солями (недопустимо присутствие следов химических соединений серной и соляной кислот).

Применение так называемых сливных отверстий (кроме заливного и газоотводного) также вряд ли можно считать оправданным, что и было учтено при разработке аппарата. Столь же необязательным является и ввод в схему аппарата бидонов для сбора накапливающейся сверхагрессивной щёлочи.

К тому же эксплуатация «безбидонной» конструкции показывает, что этой «вредоносной жидкости» способно собраться за 10-летний период на дне керосинового затвора не более полстакана. Скопившуюся щёлочь удаляют (например, при техобслуживании), а в затвор заливают очередную порцию чистого керосина.

В.РАДЬКОВ, Татарстан. Моделист-конструктор 1997 №3.

Электролизер сварочный Энергия 1.5 — Оборудование для газовой сварки

Хочу поделиться и своими соображениями. Скажу сразу, у меня хватает образования на решение каких-либо технических штучек. Без ложной скромности: своими руками собрал два дельтаплана в 1982 году. То есть тогда, когда «Славутичи» только-только начинали делать в Киеве в бюро Антонова. Кроме того, за последние пятнадцать лет я ухитрился сплести 13 доспехов новоделов: кольчуги и байданы из титановой и нерж. проволоки, бахтерцы из титана ОТ-4, кольчуги из шайб Гровера разных диаметров и цветов.

Возникла как-то у меня нужда в хорошем восстановительном пламени, но ацетилен не устраивал по температуре. Компа у меня на тот момент не было, но я нашел кое-какую литературу. Что мне мешает получить водородное пламя, сказал я себе, и загорелся этой идеей всерьез. В принципе я не видел в этом никаких особых технических трудностей. Если перед тобой вершина, ты должен взять ее во что бы то ни стало — так учит альпинизм, а я в этом деле не новичок.

Суть была ясна — раздельное получение водорода и кислорода. Кислород мне не нужен, пусть идет в атмосферу, надо собирать водород. У пламени должна быть определенная мощность, то есть его должно хватать на расплавление скажем пяти серебряных контактов 12х12х3 мм. Получить столько водорода в одном блоке зараз не получится. Значит надо определиться с конструкцией блока, собрать его, испытать, выяснить его производительность, и умножить на такое их кол-во, чтобы получить искомую производительность.

Скоро сказка сказывается.

Идеальным материалом для электродов, как известно служит никель. С этим у меня проблем не было — я располагал тремя квадратными метрами никелевой сетки. Испытания, испытания, испытания… С разными конструкциями электродов, разной площадью и расстоянием между ними.

Литература говорила — для электролиза нужны большие токи и 12-14 вольт. Мощность сборной установки должна быть такой, чтобы не было посадки напряжения при подключении дополнительных блоков.

Как бы то ни было, получил я с одного колпачка столько водорода, что игла от шприца раскалилась добела. И случился обратный удар, от которого мой пластиковый блок разрушился и меня залило щелочью. Хлопок был такой силы, что соседи постучали мне в дверь — не случилось ли чего. На ходу я выдумал какое-то оправдание.

По мере погружения в этот увлекательный процесс, передо мной вставали все новые и новые проблемы. 250 Ампер — это круто, следовало вводить в работу 12 блоков поэтапно, чтобы не вырубить весь подъезд (свои автоматы я загрубил). Чтобы получить нужные вольты и ампераж, я перемотал 9-амперный автотрансформатор.

Конструкция обратного фильтра отняла у меня уйму времени, но 100% проблему не решила. Водород поступает в фильтр под самотечным давлением, любое гидравлическое сопротивление действует на него пагубно, начинается подпор газа под колпачком и вытеснение щелочи. Одновременный контроль пламени на выходе (не говоря уже о работе с ним) и уровня жидкости — невозможен.

Я засел за теорию, за изучение работы с пропаном, бутаном, ацетиленом. Литературы по водородной теме нет, она засекречена, до всего приходилось доходить самому. И после двух лет увлеченной и на первый взгляд перспективной работы неутешительный и разочаровывающий вывод — в домашних стесненных условиях задуманный электролизер не собрать. Во-первых все эти эксперименты чреваты взрывом. В жилом доме заниматься опытами — самоубийство. Во-вторых, эксперименты с ацетиленовым резаком и воздушным компрессорным поддувом требует средств. Надо перебирать резаки, искать компрессоры с нормальным давлением и соответствующим ресурсом.

Вся проблема в том, и это главное, и это надо ВСЕГДА иметь ввиду: у каждого из газов есть своя скорость горения. Если водорода достаточно, ион вытекает из горелки быстрее, чем эта скорость, обратный удар исключается. Но появляется проблема переполнения отборных колпачков водородом. Не существует в природе спускных клапанов такого маленького давления, их надо изобретать самому. А это время и деньги.

Второй совет. Врагу не пожелаю заниматься этим одному, нужны единомышленники и оппоненты в одном лице. В принципе эту задачу решить можно, существуют же в Швейцарии заводы, где в кислородно-водородном пламени выращивают гранаты, сапфиры, рубины, фианиты. И ничего, не взрываются. Главное, не дать раньше времени смешаться водороду и воздуху. Если получится гремучий газ — пиши пропало. Сам по себе водород сгорает постепенно, без взрыва. Вспомните простой опыт получения ацетилена в банке (карбид + вода). Горит и не взрывается. Так что удачи. Если что — пишите.

Промышленная установка производства водорода до 400 м3/час

Модуль для производства водорода.

Выходная производительность по водороду: 0-400 м3/ч

Система серии M имеет модульный дизайн, который позволяет легко конфигурировать платформу из электролитических модулей мощностью 250 кВт и производительностью 50 м3/ч. Эти модули могут быть добавлены к уже установленной базовой конфигурации для увеличения максимальной производительности системы по водороду в случае роста потребности с течением времени. Выходная производительность, независимо от максимальной производительности полной конфигурации, может регулироваться напрямую в соответствии с требованиями процесса в диапазоне 0-100% от номинальной мощности. Установки серии М могут быть сконфигурированы для работы в режиме следования за командой, позволяя пользователю эксплуатировать систему с учетом доступного источника энергии. Помимо этого, система может быть сконфигурирована для производства водорода партиями (например, для заполнения резервуара) или в режиме подачи непрерывного потока (следование за нагрузкой). Контроль за производством водорода можно осуществлять посредством дистанционного управления с очень быстрым временем отклика. Время отклика на внешние нагрузки проиллюстрировано на диаграмме, представленной ниже, которая демонстрирует превосходные показатели электролиза с ПОМ в приложениях возобновляемой энергии. Компания Proton OnSite — единственный изготовитель газогенераторных систем, обладающий техническими знаниями и опытом разработки конструкций ПОМ-модулей с высоким избыточным давлением, что практически исключает риск попадания кислорода в поток водорода. Таким образом, понятие опасности, обусловленной наличием кислорода, фактически устаревает, свидетельствуя, что разработанный компанией Proton метод с использованием ПОМ является безопасным, современным методом газового производства.

Чистота водорода: 99.9998%

Реализация технологии на основе ПОМ компании Proton, а именно, работа батареи электролитических элементов при высоком избыточном давлении газа устраняет необходимость в использовании улавливающего кислород катализатора благодаря крайне низкому содержанию кислорода (2 или углеводороды также не превышает 1 ppm. Единственным загрязнителем водорода на выходе из электролизного модуля является водяной пар, который удаляется встроенными автоматически регенерируемыми осушителями, что позволяет получать на выходе водород чистотой 99,9998% и с точкой росы – 70 °С.

Сертифицировано по ISO22734-1:2008

Система производства водорода серии M прошла независимую сертификацию (TUV Rhineland) на соответствие техническим требованиям, изложенным в стандарте ISO 22734-1:2008. Стандарт ISO 22734-1:2008 определяет требования к конструкции, безопасности и производительности полностью укомплектованных устройств и установок, изготавливаемых для нужд предприятий, производящих водород посредством электрохимических реакций, а именно, электролизом воды с образованием газообразных водорода и кислорода.

Современные операционная система и система безопасности

В генераторе водорода серии M для безопасного контроля за ходом электролиза используется комбинация инструментов, мониторинг которых производится ПЛК аварийной защиты (SIL3/Cat.3/PLe) и ПЛК операционной системы. ПЛК аварийной защиты отслеживает состояние таких устройств, как вентиляция и кнопка аварийного отключения, детекторы дыма, горючего газа и огня, а также некоторых датчиков давления и температуры. ПЛК операционной системы отвечает за выполнение последовательности автоматического запуска системы и отслеживает примерно 130 параметров, отклонения которых могут привести к возникновению в системе аварийной ситуации или ее отключению. В техническом решении системы реализована концепция аварийной безопасности, которая гарантирует, что система находится в нейтральных и безопасных условиях после отключения по какой бы то ни было причине не прибегая к использованию блока бесперебойного питания (UPS).

Сигнал удаленного доступа для контроля выходных параметров водорода.

Система производства водорода серии M принимает сигнал, подаваемый конечным пользователем для запроса выработки водорода исходя из желаемой электрической нагрузки. Этот сигнал подобен сигналу датчика давления продукта, который используется в режиме «следования за нагрузкой», за исключением того, что, чем выше сигнал команды, тем большая производительность по водороду требуется. Схема регулировки режима следования за командой подобна режиму «полного заполнения резервуара», который предполагает следующий механизм действий: когда давление продукта достигает заданного значения, система постепенно снижает количество производимого продукта и переходит в состояние Подготовка / Готов к запуску.

Модульный дизайн и комплектация позволяют легко интегрировать установку на предприятии заказчика. Система производства водорода серии М спроектирована таким образом, что ее основные функции разделены на соответствующие модули, которые изготавливаются и тестируются независимо, но в то же время могут быть быстро соединены при подключении по месту на предприятии заказчика. Главный модуль системы – электролитический, состоит из восьми батарей электролитических элементов, резервуара для воды, сепаратора газообразного кислорода, теплообменника основного процесса и водяного циркуляционного насоса. Каждый из 250-киловаттных электролитических модулей оснащен соответствующим выпрямителем и блоком распределения электропитания, которые регулируют уровень тока, подаваемого к каждой из батарей. Пара 250-киловаттный электролитический модулей / выпрямитель дает возможность в определенной мере снизить степень операционного риска для мегаваттной и мультимегаваттной платформ серии М, а также обеспечить существенный уровень дублирования. Водород отводится из электролитического модуля в систему контроля и обработки газообразного водорода, где производится его отделение и сжатие. По требованию пользователя газообразный водород подается на осушитель для дальнейшей очистки. Система поставляется со всей сопутствующей трубной развязкой и электропроводкой, необходимой для подключения главных электролитических модулей во время инсталляции у конечного пользователя.
Комплект для установки в помещении включает следующее оборудование:

• Трансформатор среднего напряжения поставляется для перехода от напряжения, обеспечиваемого пользователем (обычно 10 кВ или 20 кВ, трехфазное, 50/60 Гц с допустимым колебанием входного напряжения ±10% от номинального) к низкому напряжению, от которого питается распределительное устройство (поставляемое компанией Proton), подающее электричество к выпрямителям батареи электролитических элементов.
• Модули водородного и кислородного процессов
• Функции системы контроля и обработки воды и кислорода:
• Прокачивает воду через батарею электролитических элементов
• Подает воду для электролиза к батарее элементов
• Отводит тепло от батареи элементов для поддержания в них стабильной температуры
• Регулирует давление кислорода
• Отделяет жидкую водную фазу от газообразного кислорода, образующегося в процессе электролиза
• Отслеживает чистоту воды, минимальный расход воды в батарее, количество/уровень воды, температуру воды/кислорода на выходе из батареи, давление в модулях, содержание горючего газа в производимом газообразном кислороде и давление воды во входном трубопроводе каждой батареи элементов.
• Обеспечивает выбор и подачу газов из отдельных камер вручную для периодического проведения техобслуживания
• Обеспечивает водоподготовку с целью удаления из нее следовых количеств ионов.
• Реле расхода гарантируют надлежащую подачу потоков к батарее электролитических элементов.

Функции системы контроля и обработки газообразного водорода:

• Отделяет жидкую «протонированную воду» (прошедшую через мембраны батареи элементов вместе с газообразным водородом, полученным во время электролиза) от водорода
• Охлаждает газ и конденсирует водяной пар из потока газообразного водорода, возвращая его в систему обработки газа для повторного использования
• Осушает водород до требуемого значения точки росы при помощи опционального осушителя, работающего по принципу короткоцикловой адсорбции
• Создает и регулирует противодавление в системе с водородной стороны батареи элементов
• Возвращает протонированную и конденсированную воду в систему обработки воды и кислорода для повторного использования в процессе
• Следит за давлением водорода в системе, температурой и содержанием протонированной воды
• Предотвращает противоток выходящего водорода обратно в систему
• Опционально возможен мониторинг расхода водорода и точки росы водорода
• При необходимости выбрасывает часть водорода в систему вентиляции в условиях низкого уровня тока

Батареи элементов и выпрямители

Батареи образованы элементами, состоящими из слоев протонообменных мембран (ПОМ), имеющих последовательное электрическое соединение и внутреннюю трубную обвязку с параллельным подключением для подачи жидкости к каждому элементу. Батарея элементов имеет вход для воды, выход воды/водорода, контакт положительной шины, контакт отрицательной шины, монтажные крепежи. Поток деионизированной дистиллированной воды попадает в батарею через входной порт для воды и далее разделяется внутри батареи, поступая по входной трубной обвязке к каждому из электролитических элементов. Небольшая порция воды, протекающей через каждый элемент, попадает на анод (+) и расщепляется на ион кислорода и протоны при пропускании постоянного тока через контакты шин батареи; пузырьки кислорода, формирующиеся на аноде, вовлекаются в основной поток. Основная часть воды, протекающей через каждый элемент, уносит кислород и отводит от элементов тепло, вытекая через выходную трубную обвязку батареи.

Водород образуется внутри камеры с катодом каждого ПОМ-элемента при поступлении на анод элемента воды и подаче тока на шину батареи. Когда постоянный ток подается к батарее элементов, идет производство водорода. Притяжение молекул воды к положительному заряду протонов, прошедших через протонообменную мембрану, приводит к формированию потока жидкой воды, также транспортируемой через мембрану. Она носит название «протонированная вода». Водород и вода от каждого действующего элемента собираются во внутренней трубной обвязке катода батареи элементов и выходят из нее за счет давления в системе. Выпрямители тока (AC/DC) превращают входной переменный ток в постоянный, необходимый для питания батарей электролитических элементов. Постоянный выходной ток выпрямителя регулируется системным ПЛК с целью контроля объема производимого газообразного водорода. Существует три основных режима работы: Режим следования за командой: Если необходим локальный контроль, пользователь вводит желаемое значение выработки продукта в процентах от производительности системы. В режиме следования за командой для представления требуемого процента производительности также можно использовать внешний сигнал 4 — 20 мА, подаваемый пользователем. При этом источнику питания батареи электролитических элементов дается команда вырабатывать ток пропорционально команде. При достижении максимального давления продукта установка перейдет в режим остановки работы. Режим заполнения резервуара: Источнику питания батареи электролитических элементов дается команда обеспечить подачу максимально возможного тока. При достижении установленного максимального значения давления продукта (т.е. соответствующего полностью заполненному резервуару) установка переходит в холостой режим. Когда давление продукта упадет ниже заданного порогового значения давления для наполнения резервуара, снова будет подан максимальный ток. Режим следования за нагрузкой: Выходной ток варьируется на основе обратной связи от датчика, детектирующего рабочее давление. Ток снижается, когда датчик показывает, что давление приближается к заданной величине. Ток увеличивается при уменьшении давления.

Режим сниженной производительности:

Цель режима сниженной производительности заключается в том, чтобы поддержать функционирование системы в случае отказа некоторых компонентов системы. В случае сбоя в работе системы электроснабжения батареи элементов, переключателя потока воды либо в условиях высокой температуры воды система продолжит работать таким образом, чтобы поддержать работоспособность оборудования системы безопасности, уменьшив в то же время объем производимого водорода.

Система управления на базе ПЛК

В водородных установках серии М управление работой системы и контроль безопасности осуществляются при помощи ПЛК.

Hydroweld — специалисты по подводной сварке

Hydroweld (UK)	46 Bedford Drive Sutton Coldfield West Midlands, B75 6AX Великобритания		Hydroweld USA LLC	2994 North Miami Avenue Майами Флорида 33127 Соединенные Штаты Америки
	Контактное лицо: Майк Петт / Фил Боултер			Контактное лицо: Уве Ашемайер
Для:	Тел .: + 44 (0) 121 378 1230		Продажа	Тел .: + 1 305 573 8222 — Мобильный: + 1 786 473 9540
Все услуги и продажи	Alt Tel: + 44 (0) 1827311919		Обучение	Факс: + 1 305 573 8223
Консультации, обучение, оборудование,	Факс: + 44 (0) 121378 1281		Услуги	Электронная почта: info @ hydroweldUSA.com
	Эл. Почта: [email protected]			Веб-сайт: www.hydroweld.com
Hydroweld Asia. co. ООО	Скоро в продаже Связаться Hydroweld (Великобритания) для информации		Unique Hydra (PTY) Ltd	152–156 Gunners Circle, Промышленный район Эппинг, 7460 Кейптаун, Южная Африка.
				Контактное лицо: Отдел продаж
Обучение			Продажа	Тел .: + 27 21 835 7900
Продажи				Факс: + 27 21 534 3610
				Электронная почта: [email protected]
				Интернет: www.uniquegroup.com
Hatek BV	Turfschipper 118, 2292 JB, Wateringen, Нидерланды		Pacific Marine Group	11-15 Sandspit Drive South Townsville, Queensland 4810 Australia
	Контактное лицо: Отдел продаж			Тел .: + 61-7-4724 2200
Продажи	Тел .: + 31 (0) 174 225 225		Продажа	Факс: + 61-7-4724 2208
	Факс: + 31 (0) 174225 220			Электронная почта: info @ pacificmarinegroup.com.au
	Эл. Почта: [email protected]			Электронная почта: [email protected]
	Веб-сайт: www.hatek.nl
Гидросварка Китай			Rentab Europe AB	Box 34081, SE 100 26, Стокгольм, Швеция
	Контактное лицо: Питер Лян			Контактное лицо: Ян-Улоф Карлссон
Продажи	Тел .: +86 (0) 21 5038 7608		Продажа	Тел .: + 46 8 737 03 30
	Факс: +86 (0) 21 5038 7609			Факс: + 46 8 737 03 31
	Электронная почта: Hydrowelds @ 126.com			Эл. Почта: [email protected]

.

гидролиз

Гидролиз — это химическая реакция или процесс, при котором химическое соединение разлагается в результате реакции с водой. ^{[1] [2]} Это тип реакции, который используется для разрушения полимеров. В эту реакцию добавляется вода.

В органической химии гидролиз можно рассматривать как обратную или противоположную реакцию конденсации, реакцию, в которой два молекулярных фрагмента соединяются для каждой образованной молекулы воды. Поскольку гидролиз может быть обратимой реакцией, конденсация и гидролиз могут происходить в одно и то же время, причем положение равновесия определяет количество каждого продукта.

В неорганической химии это слово часто применяется к растворам солей и реакциям, посредством которых они превращаются в новые ионные частицы или в осадки (оксиды, гидроксиды или соли). Добавление молекулы воды к химическому соединению без образования каких-либо других продуктов обычно известно как гидратация, а не гидролиз .

В биохимии гидролиз рассматривается как противоположность дегидратационному синтезу. При гидролизе добавляется молекула воды (H ₂ O).Где, как при дегидратационном синтезе, удаляется молекула воды.

В электрохимии гидролиз также может относиться к электролизу воды. При гидролизе к водной среде прикладывается напряжение, которое производит ток и разбивает воду на ее составляющие, водород и кислород.

Дополнительные рекомендуемые знания

Примеры

Гидролиз солей металлов

(Как отмечалось выше, гидролиз солей металлов более известен как гидратация.) Многие ионы металлов являются сильными кислотами Льюиса, и в воде они могут подвергаться гидролизу с образованием основных солей . Такие соли содержат гидроксильную группу, которая непосредственно связана с ионом металла вместо водного лиганда. Положительный заряд на ионах металлов создает притяжение к воде, основание Льюиса с несвязывающей электронной парой на атоме кислорода и изменяет электронную плотность воды. Это, в свою очередь, увеличивает полярность связи O-H, которая теперь действует как донор протонов согласно кислотно-щелочной теории Бренстеда-Лоури, выделяя водород в виде иона H +, увеличивая кислотность раствора.Например, хлорид алюминия подвергается обширному гидролизу в воде, так что раствор становится очень кислым.

Это означает, что хлористый водород теряется при испарении растворов AlCl ₃ , а остаток представляет собой основную соль (в данном случае оксихлорид ) вместо AlCl ₃ . Такое поведение также наблюдается с другими хлоридами металлов, такими как ZnCl ₂ , SnCl ₂ , FeCl ₃ и галогенидами лантаноидов, такими как DyCl ₃ .С некоторыми соединениями, такими как TiCl ₄ , гидролиз может завершиться и образовать чистый гидроксид или оксид, в данном случае TiO ₂ .

Гидролиз сложноэфирного звена

В реакции гидролиза, которая включает разрыв сложноэфирной связи, один продукт гидролиза содержит гидроксильную функциональную группу, а другой — функциональную группу карбоновой кислоты.

Карбонил атакует гидроксид-анион (или молекула воды, которая быстро депротонируется).Образовавшийся тетраэдрический промежуточный продукт распадается. Фрагмент алкоксида отрывается от тетраэдрического углерода и превращается в спирт в результате протонирования, оставляя ацильный фрагмент с атакующим гидроксидом с образованием карбоновой кислоты. Это противоположно реакции этерификации, снова давая исходный спирт и карбоновую кислоту. В основном растворе карбоновая кислота депротонирована, так что основной гидролиз необратим, а кислотный гидролиз — нет.

Существует два основных метода гидролиза сложных эфиров: основной гидролиз и кислотный катализ.При кислотно-катализируемом гидролизе разбавленная кислота используется для протонирования карбонильной группы, чтобы активировать ее в направлении нуклеофильной атаки со стороны молекулы воды. Однако более обычный метод гидролиза сложного эфира включает кипячение сложного эфира с обратным холодильником с водным основанием, таким как NaOH или КОН. После завершения реакции карбоксилатную соль подкисляют с высвобождением свободной карбоновой кислоты.

Важным примером этой реакции является высвобождение жирных кислот из глицерина при гидролизе триглицеридов, как это происходит во время омыления.

Гидролиз амидных звеньев

В других реакциях гидролиза, таких как гидролиз амидной связи до карбоновой кислоты и аминового продукта или аммиака, только продукт карбоновой кислоты имеет гидроксильную группу, полученную из воды. Аминный продукт (или аммиак) приобретает оставшийся ион водорода. Более конкретный случай гидролиза амидной связи — это гидролиз пептидных связей аминокислот.

Гидролиз целлюлозы (целлюлолиз)

Целлюлолитик относится к гидролизу целлюлозы или вызывает его (т.е.е. целлюлозолитические бактерии, грибы или ферменты).

Гидролиз до глюкозы (т.е. целлюлозы или крахмала) называется осахариванием .

Необратимость гидролиза в физиологических условиях

В физиологических условиях (то есть в разбавленном водном растворе) реакция гидролитического расщепления, при которой концентрация метаболического предшественника низкая (порядка от 10 ^-3 до 10 ^-6 молярных долей), по существу термодинамически необратима.Чтобы привести пример:

А + В ₂ О → X + Y

Если предположить, что x — конечная концентрация продуктов, а C — начальная концентрация A, а W = [H ₂ O] = 55,5 молярных единиц, тогда x может рассчитывается по формуле:

пусть K _d × W = k:

, затем

Для значения C = 0,001 моль и k = 1 моляр, x / C> 0. Compendium of Chemical Terminology, solvolysis, по состоянию на 23 января 2007 г. .

Гидролиз иминов с образованием кетонов (или альдегидов) — Master Organic Chemistry

Master Organic Chemistry Reaction Guide

Описание: Обработка иминов водой приводит к их обратному гидролизу до альдегидов (или кетонов) и амина.

Примечания: Реакция поддерживается за счет использования кислотного катализатора.

Примеры:

Примечания: Обратите внимание, что третий пример является внутримолекулярным.

Механизм: Протонирование иминного азота (стадия 1, стрелки A и B) приводит к образованию иона иминия, который подвергается 1,2-присоединению водой (стадия 2, стрелки C и D). Перенос протона (этап 3, стрелки E и F) с последующим 1,2-элиминированием аммиака (этап 4, стрелки G и H) приводит к иону оксония, который затем депротонируется с образованием нейтрального кетона.

Примечания:

• Кислота полезна, но не является абсолютным требованием для этой реакции.Разумные механизмы можно нарисовать без кислоты.
• «Cl» здесь в h4O + Cl- совершенно неважно, просто означает баланс заряда для h4O +. Другие противоионы, такие как Br-, HSO3- и т. Д., Также подойдут.
• Обратите внимание, что это равновесная реакция и идет в этом направлении из-за большого избытка воды. Это полная противоположность образования имина.
• Несомненно, существуют другие разумные способы переноса протона (этап 3) и других частиц, помимо h3O, которые предположительно могли бы действовать как основания на последнем этапе.

---

(Advanced) Ссылки и дополнительная литература

Имины также известны как «основания Шиффа» в литературе по классической органической химии, отсюда и название в названиях некоторых из этих статей.

1. О механизме образования и гидролиза основания Шиффа
   EH Cordes and WP Jencks
   Журнал Американского химического общества 1962, 84 (5), 832-837
   DOI: 10.1021 / ja00864a031
   В этой классической статье авторы представляют доказательства того, что при нейтральном pH потеря h3O определяет скорость, но при кислом pH атака амина является определяющей. Максимальная скорость наблюдается около pH 4.
2. Механизм гидролиза шиффовых оснований, полученных из алифатических аминов
   Э.Х. Кордес и В.П. Дженкс
   Журнал Американского химического общества 1963, 85 (18), 2843 -2848
   DOI : 10.1021 / ja00901a037
   В кислых условиях реакция протекает через воздействие воды на конъюгированную кислоту имина. В нейтральных и базовых условиях определяющим этапом является атака воды; в кислых условиях стадия, определяющая скорость, представляет собой разложение тетраэдрического промежуточного соединения.
3. Кинетика и механизм гидролиза N-изобутилиденметиламина в водном растворе
   Джек Хайн, Джон К. Крейг-младший, Джон Г. Андервуд II и Фрэнсис А.Via
   Журнал Американского химического общества 1970, 92 (17), 5194-5199
   DOI : 10.1021 / ja00720a032
   В этих статьях представлены экспериментальные доказательства различных механизмов гидролиза иминов как в кислой среде и основные СМИ.
4. Химия иминов.
   Роберт У. Лайер
   Chemical Reviews 1963, 63 (5), 489-510
   DOI: 10.1021 / cr60225a003
   Раздел IV.A. в этом обзоре («Добавление воды») есть краткое обсуждение гидролиза иминов, что является хорошим местом для начала.
5. Гидролиз иминов: кинетика и механизм спонтанного гидролиза N-салицилиден-2-аминотиазола, индуцированного кислотами, основаниями и ионами металлов
   Анади К. Даш, Бхаскар Даш и Сомнат Прахарадж
   Chem. Soc., Dalton Trans ., 1981 , 2063-2069
   DOI: 10.1039 / DT9810002063
   Кислота Льюиса (например,г. Катализируемый ионами металла) гидролиз иминов также возможен, как описано в этой статье.
6. Кинетическое исследование гидролиза шиффовых оснований, полученных из 2-аминотиофенола
   Hassib, H.B., Abdel-Kader, N..S. И Исса, Ю.
   J. Solution Chem 41 , 2036–2046 ( 2012 )
   DOI : 10.1007 / s10953-012-9920-6
   Очень хорошее тщательное исследование механизма гидролиза определенного имина и включает в себя вывод уравнений удельной скорости для катализируемого кислотой и катализируемого основанием гидролиза.
7. Депротонирование основания Шиффа родопсина обязательно при активации G-белка
   C. Longstaff, RD Calhoon и RR Rando
   PNAS 1 июня, 1986 83 ( 12 ) 4209-4213
   DOI : 10.1073 / pnas.83.12.4209
   Химия иминов имеет огромное значение в биохимии. Vision основан на изомеризации сетчатки, которая связана с белком, называемым родопсином, через иминную связь через боковую аминовую цепь лизина

.