氫能具有能源屬性、低碳屬性和產業屬性,是未來能源結構中的重要載體。
堿性電解槽電流波動帶來哪些問題?
堿性電解槽的產氣量與電流密切相關,根據法拉第定律,電解產生的物質的量與通過的電量(電流和時間的乘積)成正比。因此當電流瞬間下降時,陰陽極的氫氣和氧氣產量按比例減少。由于電解槽內部陰陽極之間存在串氣現象,隔膜的作用是盡量減少這種串氣,但仍會有一定的滲漏。產氣量下降時,串氣后的氣體相對濃度會增加。在很低的電流下運行時,氧中氫的濃度可能達到4%的最低爆炸極限,是非常嚴重的安全隱患。
電解槽工作時會產生熱量,產熱量與電流大小有關。當電流下降后,產熱量也隨之下降。然而,冷卻系統無法快速響應這種熱量變化,會導致電解槽的溫度下降。電極反應速率通常與溫度有關,溫度降低,反應分子的運動速度減慢,有效碰撞減少,從而導致電解效率下降。
當電流瞬間上升時,陰陽極的氫氣和氧氣產量增加。在電極表面會產生大量氣泡,這些氣泡容易覆蓋電極的催化活性位,阻礙了反應物與催化劑的接觸,催化反應阻力增大。根據能斯特方程和塔菲爾方程,反應阻力增大時,過電位會隨之升高,表現為電解槽小室電壓升高。
同時,電流上升時,電解液在電極表面的供給會滯后。這是因為電解液的供給速度可能跟不上反應速度的突然增加,存在一定的滯后性。進而導致大面積電極表面的反應不均,部分區域反應過快,產生局部熱點。這些局部熱點可能會損壞電極材料或者隔膜,影響電解槽的使用壽命和性能。