静态供水式碱性水电解模拟

作者：费洪达; 葛升; 闵洛夫; 高峰; 王宇新^*

来源：化学工业与工程, 2022, 39(04): 94-105.

DOI：10.13353/j.issn.1004.9533.20210324

• 电解
• 数值模拟
• 预测
• 传递
• 平衡

氢能具有可持续、绿色清洁以及能量密度高等优点，将是低碳社会能源体系的重要组成部分。利用水电解技术将可再生能源转化为氢能是制氢的理想途径之一。首次建立了静态供水式碱性水电解二维数值模型，全面了考虑质量、动量、热量和电荷传递、电化学反应及其耦合关系。不同供水温度下的极化曲线计算结果与实验数据符合良好。分析了反应活化、浓度极化与欧姆阻抗导致的各部分过电位在总电压中的占比，着重考察了供水推动力与阻力的变化对电解性能的影响。结果表明，活化过电位中与电解质层水含量相关联的部分在总电压中占比较高，水的传递对电解性能具有重要影响。水蒸气向阴极传递距离的降低、电解质层KOH含量略高于30%的工业标准均有利于提高电解性能，但电流密度、电解质层KOH含量、阴极气体间隙层厚度和温度应相互匹配，以确保系统处于适宜工况。

• 单位
  化学工程联合国家重点实验室; 天津大学