碱性电解槽全体规划与核算流程

  以1000Nm³/h的碱性电解水制氢电解槽为例，阐明关于碱性电解槽全体的规划与核算流程。

  关于碱性电解槽来讲，要输入的规划条件首要有电解槽制氢量、规划电流密度以及电解槽的有用活性面积。

  规划值输入表产氢量依照1000Nm³/h进行规划，产氧量为产氢量的一半，为500Nm³/h，规划电流密度依照现在常用的电流密度3000 A/m2进行规划(或许低了一点)，电解槽有用活性区域直径为200cm，温度压力为90℃、1.6MPa。三个首要的总体规划值确认后，咱们就能够依据这些参数进行电解槽的总体规划和核算。

  制氢电解槽产氢量与电解总电流成正比(法拉第电流)，能够终究靠总电流和制氢量规划值核算出电解槽的小室数量。

  假定电解槽在9420 A的电流下运行了1h，那么耗费的电量为9420 A.h，标准状况下制取1 Nm3氢气需求的电荷量为2380 A.h，那么单个小室的产氢量为

  在这小室电压取现在的经验值，在3000 A/m2的电流密度下小室电压E0取1.85 V，且电解槽选用“中心正，两头负”的接线个小室之间是并联联系，联系如下图所示。

  依据反响式的质量守恒，生成1mol H2需求耗费1 mol水，那么生成 1Nm3 H2需求耗费的反响水的体积为0.8 L，那么全体电解槽的反响水耗费量为800 L/h。单个电解小室的反响水耗量为2.85 L/h。

  电解槽直流电耗的数值只和小室电压E0有关，小室电压越高，电解槽的直流电耗越高。以此下降电解槽能耗的优化思路便是在坚持相同的操作电流密度下，想办法下降小室的电压。能够从减低阴阳极的电化学极化、下降触摸电阻和欧姆极化等方面下手，这些在之前的文章中都有具体的论述。

  电解水的热中性电压为1.48 V，此刻电解槽的功率为100%，对应的电解槽直流电耗为3.4 kW.h/Nm³。这个数据也期望咱们我们记住，鉴别一些吹嘘吹过头的电解槽厂家。

  现在在开发更大出力的电解槽方面(2000-3000Nm³/h)，更多的处理办法是选用许多小室的堆叠，可是这种办法会导致电解槽的设备体积过大，并且小室过多也会在密封和压紧方面带来问题，电解槽接近中心极板的部分在重力的效果下有向下位移的趋势。

  关于固定出力的电解槽来讲，电解小室的数量只和电解槽的规划电流有关。依据规划电流密度及有用电解区域直径可核算出电解槽电流：I=i*S，所以较少小室数量的首要途径有两个：

  一是增大电解槽电解区域的有用面积，也便是极板、电极、隔阂的尺度都要增大，对部件制作配备的要求更高，现在现有的制作配备或许没办法适配，还有一个问题是电解有用区域面积增大之后关于电解槽流体活动和热量的办理还要进一步优化。

  二是增大电解槽的电流密度，经过关于电极、隔阂资料的优化和电解槽结构的优化进步电解槽的操作电流密度，在固定出力的条件下削减电解小室的数量。进步电流密度这一途径是最具有吸引力和使用远景的，现在也有许多企业和高校正在研制高性能的电极和隔阂资料，正在对碱性电解槽的全体结构做进一步的优化。