電解水氫氣發(fā)生器通過電解純水產(chǎn)生氫氣,進(jìn)水水質(zhì)直接決定設(shè)備的產(chǎn)氣效率、氫氣純度與使用壽命。無論是實驗室氣相色譜載氣制備,還是工業(yè)級燃料電池供氫場景,若進(jìn)水含有的雜質(zhì)超標(biāo),輕則導(dǎo)致電解效率下降、氫氣純度波動,重則引發(fā)電解槽結(jié)垢、電極腐蝕等故障,增加運(yùn)維成本。因此,明確進(jìn)水水質(zhì)的嚴(yán)格要求,建立科學(xué)的水質(zhì)管控體系,是保障電解水氫氣發(fā)生器穩(wěn)定運(yùn)行的核心前提。
進(jìn)水純度是核心指標(biāo),以電阻率或電導(dǎo)率為量化標(biāo)準(zhǔn),不同類型電解槽對純度要求差異顯著。質(zhì)子交換膜(PEM)電解槽因膜材料對雜質(zhì)敏感,需進(jìn)水電阻率≥10MΩ·cm(25℃),對應(yīng)的電導(dǎo)率≤0.1μS/cm,需達(dá)到實驗室一級水標(biāo)準(zhǔn);傳統(tǒng)堿性電解槽對水質(zhì)要求稍寬,但也需電阻率≥1MΩ·cm,電導(dǎo)率≤1μS/cm。若進(jìn)水純度不足,水中電解質(zhì)會增加導(dǎo)電干擾,導(dǎo)致電解功率損耗增加——以100L/min發(fā)生器為例,進(jìn)水電阻率從10MΩ·cm降至1MΩ·cm時,能耗將上升5%-8%,同時會加速質(zhì)子交換膜的衰減,縮短其使用壽命。
離子雜質(zhì)含量需嚴(yán)格管控,重點(diǎn)限制鈣、鎂、氯等易引發(fā)故障的離子。鈣、鎂離子是導(dǎo)致電解槽結(jié)垢的主要誘因,進(jìn)水總硬度(以CaCO?計)需≤1mg/L,超標(biāo)時會在電極表面形成碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀,阻礙電解反應(yīng)進(jìn)行,導(dǎo)致產(chǎn)氣流量下降。氯離子具有強(qiáng)腐蝕性,會侵蝕電極涂層與電解膜,進(jìn)水氯含量需≤0.1mg/L,尤其在PEM電解槽中,氯離子超標(biāo)可能導(dǎo)致膜材料降解,引發(fā)氫氣與氧氣互串的安全風(fēng)險。此外,鐵、銅等重金屬離子需≤0.01mg/L,避免其在電極表面沉積形成微電池,加速電極腐蝕。

有機(jī)物與微生物污染雖易被忽視,但對設(shè)備運(yùn)行影響深遠(yuǎn),需建立針對性防控標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)水化學(xué)需氧量(COD)應(yīng)≤1mg/L,有機(jī)物在電解過程中可能被氧化分解為小分子酸性物質(zhì),降低電解液pH值,影響電解效率;同時有機(jī)物附著在電解膜表面會堵塞膜孔,導(dǎo)致質(zhì)子傳導(dǎo)效率下降。微生物污染則易在儲水罐與管路中滋生,形成生物膜,脫落的生物絮體可能堵塞電解槽流道,進(jìn)水細(xì)菌總數(shù)需≤10CFU/mL,建議采用紫外線消毒或臭氧消毒方式控制微生物含量。
物理性指標(biāo)與預(yù)處理工藝配套,是保障水質(zhì)達(dá)標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。進(jìn)水濁度需≤0.1NTU,確保水中無懸浮顆粒,避免顆粒磨損電解膜或堵塞精密流道;水溫應(yīng)控制在5-35℃,水溫過低會降低電解反應(yīng)速率,過高則可能加速膜材料老化。為滿足上述要求,進(jìn)水需經(jīng)過“預(yù)處理+深度純化”流程:先通過石英砂過濾去除懸浮顆粒,再經(jīng)活性炭吸附有機(jī)物與余氯,最后通過反滲透(RO)+離子交換樹脂組合工藝實現(xiàn)深度純化,確保水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)。
水質(zhì)監(jiān)測與定期維護(hù)是水質(zhì)管控的閉環(huán)保障。建議在進(jìn)水口安裝在線電導(dǎo)率儀與電阻率檢測儀,實時監(jiān)控水質(zhì)指標(biāo),當(dāng)數(shù)值超出閾值時自動報警并切斷進(jìn)水;每周定期檢測離子雜質(zhì)含量,每月對預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗與耗材更換。對于長期停用的設(shè)備,需用高純氮?dú)獯祾吖苈泛螅⑷胄迈r純化水,避免殘留雜質(zhì)在設(shè)備內(nèi)沉積。
電解水氫氣發(fā)生器的進(jìn)水水質(zhì)要求,本質(zhì)是“設(shè)備特性與水質(zhì)需求”的精準(zhǔn)匹配。從純度與離子含量的硬性標(biāo)準(zhǔn),到有機(jī)物與微生物的全面防控,每一項要求都圍繞“提升效率、保障安全、延長壽命”的核心目標(biāo)。通過采用符合標(biāo)準(zhǔn)的純化水、建立完善的水質(zhì)監(jiān)測體系,既能充分發(fā)揮發(fā)生器的性能優(yōu)勢,又能降低故障風(fēng)險與運(yùn)維成本,為各領(lǐng)域氫氣供應(yīng)提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì)保障。