外加磁場對氫氧機電解效率影響的研究.pdf

1、氫氣是一種清潔的能源，在燃燒過程中不產生溫室氣體等有害氣體。氫能被認為將永久解決化石燃料危機，又能夠同時解決全球環(huán)境污染和溫室效應問題，因此世界范圍內學者對制氫技術進行了大量的研究。其中堿性電解水制氫已經發(fā)展為一個很常見的制氫手段。但是由于電解效率較低導致大部分的工業(yè)電解槽電能消耗較高，因此電解產生的氫氣的成本也較高，這就成為了制約電解水制氫技術在更大范圍內應用的重要因素。
　　本文通過分析電解槽的各項參數(shù)與電解效率之間的關系，建

2、立了電解槽的電解效率的計算公式，發(fā)現(xiàn)電解效率與過電位直接相關、之后建立過電位的數(shù)學模型，該數(shù)學模型能夠指引電解槽的優(yōu)化設計方向。分析了電解槽在施加了外部磁場后，在電解過程中會產生相應的電磁力，引起電解液產生對流現(xiàn)象，即磁流體動力學（MHD）效應，根據建立的過電位的數(shù)學模型分析出該效應對過電位和電解效率的影響。其次，推導出電解液在施加外部磁場后的磁流體動力學方程，并通過ANSYS和Fluent軟件共同建立施加永磁體磁場后的電解液流場分析模

3、型，對電場、磁場和流場進行耦合仿真分析，得出流場速度與電解槽工作電流的關系，流場速度與永磁體厚度參數(shù)之間的關系。通過搭建實驗裝置和設計實驗方案來對不同電解液濃度，不同電極間距下的電解效率進行實驗研究，并對施加磁場后的電解槽進行實驗研究，探究了施加不同方向和不同磁感應強度的磁場時對電解效率的影響。最后將研究的成果應用到車載氫氧機的設計上，設計電解槽時在合適的位置安裝上適當厚度的永磁體；并在此基礎上設計了電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，最終完成一個車載