Hydrogen gas (H2) generators

[G.Patton]

Inleiding

In dit onderwerp wil ik informatie geven over het produceren van waterstofgas met een stabiele druk en stroming voor syntheses waarbij hydrogenatie wordt gebruikt bij de productie van geneesmiddelen op grote schaal. In de vorige bespreking heb ik verteld over de bereiding van waterstofgas (H2) in een laboratorium met een laag debiet en een lage druk.

Algemeen

Een waterstofgenerator is een machine die wordt gebruikt om waterstof te produceren uit water, met behulp van een proces dat elektrolyse wordt genoemd. Als de toevoerdruk van waterstof uit de generator hoog genoeg is, kan het de behoefte aan waterstofcilinders elimineren door een veiliger en gebruiksvriendelijker alternatief te bieden. Een waterstofgenerator gebruikt een protonuitwisselingsmembraan (PEM) om zeer zuiver waterstofgas uit water te produceren. De PEM-cel is oorspronkelijk ontwikkeld door NASA en wordt veel gebruikt in industriële en laboratoriumtoepassingen.

Productie van waterstofgas

Waterstof is het meest voorkomende element in het heelal, maar in gasvormige toestand komt het niet van nature voor op aarde en moet het worden gemaakt. In de industrie wordt H2 (gas) op grote schaal geproduceerd door een proces dat stoomreforming heet, om koolstof- en waterstofatomen te scheiden van koolwaterstofbrandstoffen. Waterstof wordt in het laboratorium gebruikt voor verschillende laboratoriumtoepassingen zoals hydrolyse van onverzadigde stoffen zoals P2NP, Modafinil synthese, (+)-Lyserginezuur totaalsynthese, HU-210 synthese, dl-Ephedrine synthese uit 1-fenyl-1,2-propandion en andere syntheses. Het wordt ook gebruikt in gaschromatografie (GC) als brandstof of dragergas en ICP-MS als een botsingsgas, in de chemische industrie om ammoniak, cyclohexaan en methanol te synthetiseren en in de voedingsindustrie voor hydrogenering van oliën om vetten te vormen.

Aanzienlijk onderzoek en ontwikkeling heeft veiligere, groenere, efficiëntere en kosteneffectievere middelen opgeleverd om waterstofgas op aanvraag te genereren voor laboratorium-, productie- en industriële toepassingen. De veiligheid is zo sterk verbeterd dat waterstofgas nu in sommige transportvoertuigen wordt gebruikt als een schone 'vervuilingsvrije' brandstof, waarbij het gas wordt gegenereerd uit water en het bijproduct van de verbranding water is.

Dit artikel geeft antwoord op de vraag: Hoe werkt een waterstofgenerator?

Een waterstofgenerator gebruikt een protonuitwisselingsmembraan (PEM) om zeer zuiver waterstofgas uit water te produceren. De PEM-cel is oorspronkelijk ontwikkeld door NASA en wordt veel gebruikt in industriële en laboratoriumtoepassingen.

Productie van waterstofgas

Waterstof is het meest voorkomende element in het heelal, maar in gasvormige toestand komt het niet van nature voor op aarde en moet het worden gemaakt. In de industrie wordt H2(g) op grote schaal geproduceerd door een proces dat stoomreforming heet, om koolstof- en waterstofatomen te scheiden van koolwaterstofbrandstoffen. Waterstof wordt in het laboratorium gebruikt voor verschillende laboratoriumtoepassingen, zoals gaschromatografie (GC) als brandstof of draaggas en ICP-MS als botsgas, in de chemische industrie voor de synthese van medicijnen, ammoniak, cyclohexaan en methanol en in de voedingsindustrie voor de hydrogenering van oliën om vetten te vormen.

Hoe is een waterstofgenerator veiliger dan een cilinder?

Een waterstofgenerator slaat op geen enkel moment grote hoeveelheden waterstof in zichzelf op, noch tijdens het gebruik, noch wanneer hij niet in gebruik is. Dit betekent dat als er een lek optreedt, er waarschijnlijk slechts een zeer kleine hoeveelheid waterstof ontsnapt. Omgekeerd kan een volle waterstofcilinder wel 11.000 liter waterstofgas bevatten; dat kan allemaal vrijkomen als er een lek ontstaat. Goede waterstofgeneratoren bevatten ook sensoren om waterstof- en waterlekken te detecteren en de waterstofproductie af te sluiten wanneer een lek wordt gedetecteerd.

Hoe te gebruiken?

• Giet gedestilleerd water in de generator.
• Sluit een slang aan op de hydtogene gaskraan aan de achterkant van de generator en bereid je systeem voor (kolven of reactor).
• Sluit de generator aan op de stroomvoorziening en zet hem aan met het stopcontact. Zet de generator aan met de stroomschakelaar (aan de achterkant van de generator) en wacht. De generator voert een systeemcontrole uit. Opmerking: Bij het eerste gebruik kan het lijken alsof de generator stopt met het opbouwen van druk terwijl de scheidingskamer zich vult met water. Mocht dit gebeuren, start de generator dan opnieuw. De interne druk ("ACT"-druk) van de generator wordt opgebouwd tot de vereiste werkdruk ("SET"-druk). Zodra de vereiste druk is bereikt, wordt de uitlaatklep van de generator geopend en wordt waterstof naar het toepassingsinstrument geleverd.

Belangrijkste kenmerken van de waterstofgenerator

• H2 stroomsnelheid. Deze eigenschap is heel belangrijk voor organische synthese, want als je een grote reactor hebt die in verbinding staat met de atmosfeer, moet je een waterstofgenerator met hoge stroomsnelheid gebruiken. Omgekeerd, als je een kleine reactor hebt die dicht bij de atmosfeer staat en geen stabiele stroming nodig heeft, heb je geen hoge stroomsnelheid nodig. Het zou voldoende zijn als de waterstofgenerator van Keep's apparaat.
• H2 zuiverheid. De zuiverheid van waterstofgas is belangrijk voor gaschromatografie. In organische synthese is deze eigenschap niet zo belangrijk.
• Ingangsvermogen (watt/uur). Deze eigenschap hangt af van de prestaties en het debiet van een gasgenerator, dus groter voor generatoren met een hoger debiet. Ze hebben meer elektriciteit nodig.

DIY Waterstofgenerator video

Leveranciers

Je keuze hangt af van je budget en doelstellingen, de tijd voor verzending naar je locatie en de importregels. Hier staan enkele leveranciers met verschillende prijzen voor waterstofgeneratoren met een debiet van 250-300 ml/min. Prijzen geldig voor 04.2022.
Jinan Konwer Instrument Co., Ltd.
Hunan Moreshine Trading Co., Ltd.
Vici-dbs
SPW Industrial
Parker

Spoiler: Prijslijst