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摘要
碱性电解槽中气泡行为所带来的浓度极化对电解槽的性能影响较大，增大了电解水制氢能耗，但大多数研究未考虑电化学过程中气相产物流动行为的影响。本工作将电化学模型与气液两相流模型耦合，在描述气相体积力的方程中引入了曳力、升力和气泡弥散力，考虑了浓度极化的影响，模拟了强制循环碱性电解槽的产气过程，并进一步研究了操作工况对于电解槽性能的影响。随着电解液温度从60℃升高至80℃，平均电流密度提高了3.84%，电流密度分布均匀度恶化。当电解液入口流速从0.10 m/s增大至0.30 m/s，可以同时提高平均电流密度及其分布均匀度，平均电流密度提高了0.64%。电解液中氢氧化钾浓度对电解性能的影响最大，随着氢氧化钾浓度从2 mol/L提高至6 mol/L，电流密度提高了40.21%，但电流密度分布均匀度会恶化。
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