AEM Electrolyzer (3 cell version): FAST/zh

▼西安大略大學自由適用永續科技（FAST）研究小組

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安全訓練要求

• 皮爾斯博士安全實驗室參觀
• 員工健康與安全意識
• WHMIS 2015 - 工作場所危險物質資訊系統
• 實驗室安全與危險廢棄物管理

安全須知

1. 務必保護你的眼睛和皮膚

在此裝置中，1M KOH 溶液用作電解質。 KOH 呈鹼性，雖然不被認為危險，但會刺激皮膚和眼睛。避免長時間接觸皮膚，並防止電解質接觸眼睛。如果電解質接觸到眼睛或皮膚，請立即用大量冷水沖洗。如果任何不適持續存在，請就醫以防止任何潛在問題。為避免問題，

• 戴上防護手套
• 電解過程中請務必配戴安全眼鏡。
• 還要穿能完全遮蓋身體的衣服。

2. 務必向電解槽施加準確的電壓

此電解槽膜對電壓高度敏感。建議每個電解槽的電壓為 2V，整個裝置的總電壓為 6V。任何情況下都不得超過此電壓值，否則可能會損壞電解槽膜。

3. 避免觸電

• 處理電子元件時，請務必戴上橡膠防護手套。
• 在對設備進行任何調整之前，請務必先關閉電源。通電時，請勿用裸手觸摸電解液、電極和鐵質物體。

4. 始終保持膜濕潤

• 即使在電解槽不運作時，也要確保其薄膜始終保持濕潤。每天啟動電解液循環幫浦一次，並保持運作一小時。如果膜乾燥，可能會破裂，導致意外短路。
• 確認裝置已採取充分的短路保護措施，因為意外短路可能會對電源造成不可逆轉的損壞，並對人身安全構成危險。

5. 防止爆炸性氫氣和氧氣的積聚

當通風不足且氫氣和氧氣濃度過高混合時，會形成高度易燃易爆的混合物。電源鉗和電極之間哪怕只有一點火花，都可能引發劇烈爆炸，火焰溫度高達約 2,360 攝氏度（4,280 華氏度），造成嚴重人身傷害。

為防止積聚爆炸性氫氣和氧氣，請遵守以下預防措施：

• 確保電解過程在通風良好的區域進行，最好是在室外進行，以便氣體可以安全消散。
• 切勿用蓋子嚴密密封電解槽，因為這會導致氣體壓力升高和氣體濃度升高。
• 在對設備進行任何調整之前，請務必先關閉電源。
• 遠離所有可能的火源（例如，火焰、火炬等）。
• 避免將電源放置得離電解裝置太近，以最大程度地降低產生意外火花的風險。

6. 保持電解裝置不受干擾

電解過程應在上述指定地點進行。如需搬遷，

• 它必須設置在遠離人流的地方，以防止意外接觸。
• 戶外安裝時，應避免流浪動物和野生動物、掉落的樹枝和樹葉以及強風的侵襲。

工作環境

溫度

• 工作溫度：20℃至70℃

通風

• 請確保進氣口和排氣口暢通無阻，空氣流通順暢。在通風櫃內操作電解器時，請在儀器上方和後方至少留出 15 公分的充足空間，以確保良好的通風。

危險物質和電氣設備

• 將所有潛在的點火源（如火焰、火炬等）以及電氣設備（直流電源和電腦）移出通風櫃區域。

關心

• 電解槽運轉時，切勿讓其無人看管。

打掃

請依照以下步驟定期更換電解液並清潔裝置（電解槽運作 16 小時後）：

• 首先斷開泵浦和電解槽組與所有電源的連接，然後用柔軟的濕布清潔表面。
• 加入少量冷水稀釋後，將所有電解質倒入水槽中丟棄。
• 清潔時，請勿斷開任何現有的管道或電氣連接。
• 清潔後，確保管道沒有洩漏，電氣連接沒有鬆動。

AEM 電解槽

1. 地點：加拿大安大略省倫敦市，西安大略大學湯姆森工程大樓TEB 06室，FAST實驗室
2. 供應商： Cipher Neutron [1]

聯絡方式

• 名稱：密碼中子
• 地址：501 Alliance Ave, Toronto, ON M6N 2J1
• 電話：+1 647 803 0002
• 電子郵件：info@cipherneutron.com
• 網址：cipherneutron.com/

3. AEM電解槽規格：

• AEM電解槽
• 單元格數量：3
• 有效面積：^50cm²
• 電解液：1M KOH
• 電源：直流電源（6V，10A-100A）
• 最高溫度：70 ^℃

安裝與維護

安裝過程：

• AEM電解槽由三個電解池組成，每個電解池需要2V直流電壓才能運作（總電壓為6V），最大電流容量為100A，具體數值取決於電解槽的溫度。然而，由於電源的限制，該系統未連接加熱器。系統的工作溫度約為攝氏26度，因此最大電流約為16A。
• 持續運轉會導致溫度升高，進而提高電流輸出。本系統配備溫度測量單元，最大設定溫度為攝氏70度，可用於控制已安裝的加熱器。
• 一台專為大型電解槽設計的幫浦也已連接，並以 12V 直流電源供電，用於循環電解液。為確保適當的水流量，施加在泵浦上的電壓被控制在 10V。
• 一個3公升的儲存槽用來儲存2公升電解液，每運轉16小時需要更換一次。目前，儲槽內裝有含有氫氣和氧氣的電解液，但此時尚未進行氫氣收集。最後，電解槽連接到一個30伏特、30安培的電源，必須小心操作，以維持電池兩端電壓約6伏特。

電解液更換要求：

• AEM電解槽需要使用1M KOH電解液，且每運轉16小時需要更換一次。使用16小時後，由於金屬的存在和化學反應，電解液的顏色會改變。

操作流程

請依照以下步驟安全地操作和關閉系統：

1. 啟動通風系統：啟動系統前，請確保通風系統運作正常，並檢查通風櫃內是否有氫氣積聚。
2. 接通水泵電源並檢查水流：先打開水泵，檢查電解槽內的水流狀況。電壓調節旋鈕應已設定為 10V，此電壓適用於本系統。如果水流較小，請根據需要逐步增加電壓。
3. 檢查是否有洩漏：確認電解槽管路沒有洩漏。只有在確認所有部件均無洩漏後，才能進行下一步。
4. 啟動堆式電源：開啟電源，緩慢增加供電電壓和電流。初始設定電壓為 6V，電流調至最大值，依溫度情況，電流應保持在 14-15A。使用萬用電表測量堆兩端的電壓。雖然直流供電電壓固定為 6V，但導線中仍會存在一定的電壓降。調整電壓，確保堆兩端的電壓維持在 6V。此時，系統中應該會產生氫氣，因此務必確保通風櫥內氫氣不會過度積聚。
5. 監測溫度：系統運作期間，持續監測溫度，並確保溫度始終保持在 70 度以下。
6. 關機步驟：關機時，首先緩慢地將機組電源降至零。然後，檢查系統溫度。在系統溫度降至室溫之前，請勿關閉水泵。讓水泵繼續運行，待溫度降至室溫後，立即關閉水泵並從牆壁插座上拔下所有電源線。

參考文獻