Výroba vodíka je kľúčovou technológiou pre energetickú transformáciu a priemyselné procesy, najmä v chemickom, energetickom a automobilovom priemysle. Vysoko čistá voda je nevyhnutnou podmienkou pre mnoho procesov výroby vodíka, ako je elektrolýza, ktorá patrí medzi najefektívnejšie a najudržateľnejšie metódy. Kvalita použitej vody má rozhodujúci vplyv na účinnosť, životnosť a prevádzkovú bezpečnosť zariadení. Vysoko čistá voda a úplne odsoľovaná voda (VE voda) spĺňajú náročné požiadavky pre tieto procesy.

Význam kvality vody pri výrobe vodíka

Pri výrobe vodíka, najmä elektrolýzou, sa voda rozkladá na vodík (H₂) a kyslík (O₂). Čistota použitej vody je rozhodujúca, pretože nečistoty môžu spôsobiť koróziu, zanášanie alebo poškodenie membrán v elektrolýznych článkoch.

Požiadavky na kvalitu vody

1. Čistá voda pre elektrolýzu:

   • Leitfähigkeit: Extrem niedrige Werte (< 0,1 µS/cm), um elektrische Kurzschlüsse und Ablagerungen in den Elektroden oder Membranen zu verhindern.
   • Organické zlúčeniny: Takmer žiadne organické nečistoty, pretože môžu narúšať účinnosť elektrolýzy.
   • Bezprchavosť: Vznášajúce sa látky a koloidy musia byť úplne odstránené, aby sa zabránilo mechanickému poškodeniu zariadení.
   • Koncentrácia iónov: Žiadne rozpustené ióny, ako napríklad sodík, chlorid alebo síran, pretože môžu spôsobiť koróziu.

2. Deionizovaná voda pre technické procesy:
   Deionizovaná voda (VE-Wasser) je menej čistá ako ultračistá voda, ale spĺňa požiadavky pre menej kritické procesy výroby vodíka alebo podporné systémy, ako sú parné generátory.

   • Vodivosť: menej ako 20 µS/cm.
   • Bez tvrdosti: Bez iónov vápnika alebo horčíka, aby sa zabránilo usadzovaniu.

Úprava vody na výrobu vodíka: pohľady a technológie

Úprava vody na výrobu vodíka vyžaduje vysoko rozvinuté technológie, aby spĺňala požiadavky na kvalitu ultračistej vody a deionizovanej vody. Voľba postupu závisí vo veľkej miere od pôvodu upravovanej vody. Zatiaľ čo studňová voda je často znečistená vysokým obsahom tvrdých minerálov, železa alebo mangánu, mestská voda má zvyčajne štandardizovanú základnú kvalitu, ale často obsahuje chlór a organické zlúčeniny, ktoré je potrebné odstrániť. Oba zdroje vody vyžadujú špeciálne upravené procesy úpravy, aby bola zaručená efektívnosť výroby vodíka.

1. Predbežná úprava

Predbežná úprava je rozhodujúca pre ochranu nasledujúcich stupňov úpravy pred znečistením a pre zabezpečenie konštantnej kvality vody. Je individuálne prispôsobená špecifickým zaťaženiam surovej vody.

Pôvod vody a špecifické požiadavky

• Voda zo studne:
  • Často zvýšené koncentrácie železa, mangánu a látok spôsobujúcich tvrdosť.
  • Možné zakalenie spôsobené koloidnými časticami alebo mikrobiologickým znečistením.
  • Vyžaduje dodatočné kroky, ako je odstraňovanie železa, mangánu alebo zrážanie a flokovanie.
• Mestská voda:
  • Chlór a vedľajšie produkty dezinfekcie musia byť odstránené, pretože môžu poškodiť membrány a iónové výmenné živice.
  • Organické zlúčeniny a vonné látky predstavujú výzvu.
  • Aktívne uhlíkové filtre zohrávajú kľúčovú úlohu.

Typické postupy predbežnej úpravy

• Viacvrstvové filtre:
  Odstraňujú suspendované látky, častice a hrubé nečistoty. Vďaka vrstveniu kremenného piesku, antracitu a štrku sa efektívne zachytávajú častice rôznej veľkosti.
• Filtry s aktívnym uhlím:
  Adsorbuje chlór, organické zlúčeniny a zápachové látky. Aktívne uhlie chráni následné membrány pred chemickým poškodením.
• Zrážanie a flokulácia:
  Koloidné častice, fosfáty alebo rozpustené kovy sa chemickými reakciami premieňajú na pevné častice, ktoré sa následne odstraňujú sedimentáciou alebo filtráciou.