氫氧焊割設(shè)備中水電解產(chǎn)氣過程研究.pdf

1、水電解氫氧焊割設(shè)備是近幾十年發(fā)展起來的利用原料水和電作為能源，用于焊接、切割領(lǐng)域的一種新型環(huán)保設(shè)備。作為氫氧焊割設(shè)備核心部件的水電解槽內(nèi)部電極反應(yīng)決定著電解效率、氣體產(chǎn)量、電能消耗等方面，基于電極反應(yīng)動力學(xué)理論，對電解水電極析氫析氧過程進行分析，建立析氫析氧電極動力學(xué)模型，分析了電極材料物化性能、電子結(jié)構(gòu)、表面形貌和幾何形狀對析氫析氧過程的影響，指出整個反應(yīng)的控制步驟由M-H鍵和M-OH鍵的鍵強度決定，增大電極表面粗糙度和采用多孔電極均

2、會增大電極活性而降低電耗。 基于計算流體力學(xué)理論和氣液兩相流理論，建立了電解槽內(nèi)部流體動力學(xué)方程，并利用FLUENT軟件進行電解槽內(nèi)部流體模擬分析，結(jié)果表明：電解槽下部底部壓力最大，依次向上壓力逐漸減小，同一高度的壓力不同，即等壓面與幾何高度面不重合，呈由電極片面向電解槽內(nèi)部逐漸升高的趨勢；電解槽上部壓力場以出氣口為中心，向槽內(nèi)部呈弧狀分布，且離出氣口越遠(yuǎn)，壓力等值面分布越稀疏，出氣口周圍壓力等值面分布密集，壓力變化范圍較大，出

3、氣口上部壓力最小，依次向下壓力逐漸增大，通過對電解槽內(nèi)部氣體速度場的模擬分析，優(yōu)化了電解槽氣路設(shè)計為電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計和墊片設(shè)計提供理論指導(dǎo)。 基于水電解原理，采用脈沖電壓和直流電壓進行電解，得出在相同條件下脈沖電解效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于直流電解效果，當(dāng)電壓U為2.4V脈沖電解產(chǎn)氣量是直流電解產(chǎn)氣量的6倍左右，通過對電極距離和電解液濃度的調(diào)整，得出電極距離和電解液濃度的最佳匹配關(guān)系，當(dāng)電極距離d為5mm、電解液濃度為30％左右時電解效果最佳。