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电镀工业生产中回收氢的探讨

放大字体  缩小字体发布日期:2012-12-04  浏览次数:747
核心提示:氢在工业上有着广泛的用途,如合成氨、合成盐酸、有机合成;能熔化和焊接高熔点金属如钨、钽等。氢氧化火焰的高温能焊接钢板、铝合金以及不含碳的合金。
 

电镀工业生产中回收氢的探讨

宋绍根 刘静萍 付学仁

1·氢的用途及其在自然界的存在状况

氢是重要的能源之一,在国际科技界寻找的新能源中氢占有重要地位。目前所使用的煤、石油等化石燃料到21世纪50年代将接近枯竭,而且这些燃料对环境有严重的污染。氢燃烧时反应物是水,对环境没有污染,被称作清洁能源。用氢作能源的时代被人们称为氢能源时代,氢是燃料电池的燃料,氢燃料电池是电动汽车、自行车的动力来源,液氢还是火箭的燃料。氢在工业上有着广泛的用途,如合成氨、合成盐酸、有机合成;能熔化和焊接高熔点金属如钨、钽等。氢氧化火焰的高温能焊接钢板、铝合金以及不含碳的合金。

如上所述,氢有着重要而广泛的用途,工业生产中需要大量的氢。由于邻近地面的空气中氢的含-5量极微,体积百分比仅为5×10%,氢主要以化合物状态存在,在水、碳氢化合物及所有生物组织中都含有氢。为了满足工业生产等各方面对氢的需求,国内外科技工作者研究和开发了许多种制备氢的方法,其中电解法制氢是重要的方法之一,该法制取的氢纯度较高,是燃料电池的理想燃料,也是氢化反应用氢的主要来源。当电解食盐溶液制取氢氧化钠时,氢是重要的副产品。

氢的储存运输技术已基本成熟,尚需进一步研究改进。对于电2对电镀生产中氢排放量的估算镀回收氢的提纯,应用分子筛、隔膜技术等,必要时应用压缩机和加入极少量化学药品。

电镀过程也是电镀溶液的电解过程,尤其是镀铬,由于其电流效率低,电极析氢量更大,使阴极周围电镀液像泉涌一样翻滚,为获得镀铬排氢的基本情况,我们对镀硬铬的排氢量进行了初步估算,假设其阴极除析出铬外,析出的气体全是氢气,根据法拉第电解定律:

(1)电解时在电极上起反应物质的量与通过溶液的电量成正比。

(2)当以相同的电量分别通过含有不同的电解质溶液的电解槽时,在各电极上起反应物质的量与其化学当量成正比,法拉第定律是由实验总结得出,不论在什么压力和温度下,水溶液和非水溶液中进行的电镀过程,其电极反应产物的量都严格服从法拉第定律。

现以中小型电镀厂镀硬铬为例,计算其每天所产生的氢气,设其镀铬槽共有5 000安培电流,每天开20小时,镀铬的电流率为20%,由析氢用电量为5 000安培×20小时×0.8=80 000安培·小时,电解得到1克当量所需电量为1法拉第,以F表示其数值为96500库伦。

1安培小时=1×60×60=3 600库伦

1法拉第F=96 500/3 600=26.8安培·小时析出氢的量为M=1.008 g×80 000÷26.8=3 000 g(1.008为氢电化当量)

应该指出,法拉第定律是由实验总结得出,由生产实际得出的结果会与其有一定差距,但不会太大。

电镀厂以回收氢为燃料,电池燃料可实现再发电,氢是燃料电池最理想的燃料,燃料电池不是产生火焰和大量热量的燃烧,是一种直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能的高效发电装置,是继火力、水利和核发电后第四种发电技术。利用空气中的氧化剂、氢作还原剂。

在阳极:氢气释放出电子+2H→4H+4e这个反应释放出能2量。

在阴极:氧结合电极上的电子和电解液中的氢离子形成水。

 


 

在上面反应中,电子是通过外电路作功后回到阴极的,氢离子是通过电解质回到阴极的,二者通过电极形成回路,在外界连续不断地供给氢气和氧气情况下,使外电路电流定向不停流动。和一般电池不同,该电池的燃料是放在电池外部的氢罐里,不间断地向电流输入燃料和氧化剂。

如上所收集的3 000克氢气,通过燃料电池发电,根据法拉第定律能够估算发出的电量。

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