马石强

(邯郸市天海人力资源有限公司，河北 邯郸 056107)

1 前 言

小型重力循环水电解制氢设备主要应用于气象高空探测，氢气的制备方式多种多样，在我国，气象探空设备未配备水电解制氢设备之前主要采用化学制氢的方法获得氢气，该方法污染严重、劳动强度大、危险系数高、纯度低、成本高，而水电解制氢则具有绿色无污染、自动化程度高、安全可靠、氢气纯度高、成本低等优点[1]。由于探空用氢量较小，只需使用1.5 m3/h的小型重力循环水电解制氢设备即可满足要求，该设备无需使用循环泵，单靠电解液上下密度差形成的重力循环即可满足设备需要的循环量。小型重力循环水电解制氢设备工艺流程如图1所示。

图1 小型重力循环水电解制氢设备工艺流程

小型重力循环水电解制氢设备通过在电解槽内电解KOH溶液产生氢气和氧气，水在直流电的作用下分解成氢气和氧气，反应式如下：

2H2O ==2H2↑ + O2↑

由于氢气属于易燃易爆危险气体，氢气、氧气不能混合，因此必须对液位进行有效控制，并采取保护措施，确保小型重力循环水电解制氢设备的安全运行。

2 氢、氧液位的控制原理

小型重力循环水电解制氢设备采用电磁阀的启闭来调节氢、氧分离器液位平衡，具体控制原理如图2所示。

图2 液位控制原理图

氢、氧侧的差压变送器分别测得氢分离器液位和氧分离器液位，并将差压信号转换成4～20 mA电流信号通过安全栅输送至可编程PLC中进行比较。把氢分离器液位作为给定值，氧液位作为参考值，经PLC比对两分离器液位差值大小，输出1个直流+24 V的控制信号，经过中间继电器后，输出交流220 V电压控制电磁阀启动。……