Pagtatasa at countermeasures ng mga problema sa kaagnasan ng alkalina na electrolysis na kagamitan sa paggawa ng hydrogen

Hinimok ng pandaigdigang patakaran na "Carbon Peak at Carbon Neutrality", angelectrolysis ng tubigAng industriya ng paggawa ng hydrogen ay umunlad, at ang mga alkalina na electrolyzer ay naging pangunahing aplikasyon sa industriya. Gayunpaman, ang problema sa kaagnasan ng kagamitan ay tulad ng isang nakatagong "nakatagong minahan", na kung saan ay isang pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa buhay ng mga alkalina na electrolyzer sa yugtong ito at hindi maaaring balewalain.

Susuriin ng artikulong ito ang mga problema sa kaagnasan ng alkalinaelectrolysis ng tubigAng mga kagamitan sa paggawa ng hydrogen, kabilang ang mga sanhi nito, iba't ibang mga kaagnasan na mga phenomena, mga panukalang proteksiyon, at mga kaugnay na mga kinakailangan sa sangkap, atbp, upang magbigay ng sanggunian sa teknikal para sa pagbuo ng industriya.

Ⅰ. Masamang epekto ng kaagnasan ng kagamitan sa paggawa ng hydrogen ng tubig

Angelectrolysis ng tubigAng sistema ng produksiyon ng hydrogen ay nagsasangkot ng materyal na media tulad ng hydrogen, oxygen, potassium hydroxide (o sodium hydroxide) na solusyon, at iba't ibang uri ng kaagnasan, tulad ng kaagnasan ng kemikal, electrochemical corrosion, hydrogen embrittlement, alkali embrittlement, atbp.

Kung ang problema sa kaagnasan ay hindi hawakan nang maayos, hahantong ito sa madalas na pagpapanatili at kapalit ng mga bahagi, guluhin ang pag -iskedyul ng paggawa ng pabrika, maging sanhi ng pagkalugi sa ekonomiya, at maaari ring maging sanhi ng materyal na pagtagas, marumi ang kapaligiran, at nagbabanta sa personal na kaligtasan.

1) Pagganap ng Pagganap: Ang kaagnasan ay hahantong sa isang pagbawas sa aktibidad sa ibabaw ng elektrod, bawasan ang kahusayan ng henerasyon ng hydrogen at oxygen, at sa gayon mabawasan ang pangkalahatang pagganap ngAlkaline electrolyzer.

2) Pagkawala ng Electrode: Sa paglipas ng panahon, ang kaagnasan ay magiging sanhi ng materyal na elektrod na unti -unting pagod, na nakakaapekto sa mekanikal na lakas at kondaktibiti, at ang elektrod ay maaaring sa huli ay kailangang mapalitan.

3) Hindi pantay na henerasyon ng gas: Ang hindi pantay na ibabaw ng elektrod na sanhi ng kaagnasan ay maaaring humantong sa hindi pantay na henerasyon ng bubble, na kung saan ay nakakaapekto sa paghihiwalay ng gas at kahusayan sa koleksyon.

4) Ang pagtaas ng panganib ng pagkabigo: Ang matinding kaagnasan ay maaaring maging sanhi ng pag -crack ng elektrod o pagkabigo, pagtaas ng panganib ng pagkabigo ng pangkalahatang sistema ng electrolyzer.

5) Nadagdagan ang mga gastos sa pagpapanatili: Ang pagkasira ng pagganap na dulot ng kaagnasan at ang pangangailangan para sa pagpapalit ng elektrod ay nagdaragdag ng mga gastos sa pagpapanatili at mga gastos sa pagpapatakbo.

Ⅱ. Mga uri ng kaagnasan at countermeasures

1. Hydrogen Embrittlement: Nakatagong Panganib

Ang hydrogen embrittlement ay isang kababalaghan kung saan ang mga mekanikal na katangian ng mga metal ay nabawasan dahil sa hydrogen. Nahahati ito sa kapaligiran (panlabas) na hydrogen embrittlement, panloob na hydrogen embrittlement, at reaktibo na hydrogen yakap.

Kabilang sa mga materyales na bakal, ang carbon steel hydrogen embrittlement ay nagdaragdag sa pagtaas ng nilalaman ng carbon. Ang hindi kinakalawang na asero ay nahaharap din sa panganib ng yakap ng hydrogen. Ang Austenitic stainless steel ay medyo mahusay na pagtutol sa hydrogen yakap. Ang mga kadahilanan tulad ng nakapaligid na temperatura, presyon ng hydrogen, rate ng pilay, at teknolohiya sa pagproseso ay nakakaapekto sa paglitaw ng yakap ng hydrogen.

Upang maiwasan ang yakap ng hydrogen, maaari nating simulan mula sa pagbabawas ng pagbagsak ng hydrogen, pagbabawas ng konsentrasyon ng hydrogen, pag -iwas sa pagsasabog ng hydrogen, paggamot sa ibabaw, pag -alloy at paggamot ng init, pagbabawas ng konsentrasyon ng stress, atbp Kapag pumipili ng mga materyales para sa mga sistema ng paggawa ng hydrogen, dapat din nating maingat na isaalang -alang ang pagiging tugma ng mga tubo at balbula na may mga materyales na may hydrogen.

2. Alkali Embrittlement: Isang banta na hindi ma -underestimated

Ang Alkali Embrittlement, na kilala rin bilang Stress Corrosion Cracking, ay ang malutong na pag -crack ng mga metal sa ilalim ng tiyak na kinakaing unti -unting media at makunat na stress. Ang bakal na bakal ay madaling kapitan ng alkali na yakap sa isang mataas na konsentrasyon ng solusyon ng NaOH at sa isang tiyak na temperatura. Ang Austenitic Chromium-Nickel Stainless Steel ay mayroon ding panganib ng alkali yakap. Ang Alkali Embrittlement Range ng nikel at nikel na batay sa nikel ay medyo makitid.

Diagram ng kaagnasan ng stress

Para sa pagpili ng alkali medium, ang carbon steel ay madalas na nikel-plated para sa mga electrolytic cell plate, at ang pagpili ng mga pipeline ay kailangang isaalang-alang ang maraming mga kadahilanan. Ang pagpili ng mga electrodes ay partikular din, tulad ng karaniwang paggamit ng nickel-plated soft iron bilang anode.

3. Electrochemical Corrosion: Isang multi-faceted "kaaway"

Ang kaagnasan ng electrochemical ay may kasamang naliligaw na kasalukuyang kaagnasan, galvanic corrosion, crevice corrosion, atbp.

▪ Nagmula ang kasalukuyang kaagnasan mula sa pagtagas ng electrolytic reaksyon na kasalukuyang, na hahantong sa kaagnasan ng metal na anode. Maraming mga bahagi ng kaagnasan, at ang mga panukalang proteksiyon ay kasama ang pagtiyak ng pagkakabukod ng slot ng yunit, pagdaragdag ng mga sakripisyo na electrodes, at saligan ang pangunahing pipe.

▪ Ang Galvanic Corrosion ay nangyayari sa contact point ng iba't ibang mga metal, at ang kaagnasan ng crevice ay nauugnay sa kapaligiran sa metal crevice.

Kapag ang plato sa electrolytic cell ay tumagas sa panahon ng nikel plating o ang nikel layer ay nasira habang ginagamit, ang substrate FE ay malantad sa solusyon ng KOH. Dahil ang metallicity ng FE ay mas malakas kaysa sa Ni, ang FE ay mas malamang na sumailalim sa reaksyon ng oksihenasyon. Ang Fe ay nagiging mga fe ion at pinagsasama sa OH- sa solusyon upang mabuo ang Fe (OH) 3, at pagkatapos ay dehydrates sa Fe2O3 (red-brown). Ito ang dahilan kung bakit ang kaagnasan ng plato ay nahayag bilang pulang kayumanggi na kalawang.

Bilang karagdagan, may mga kaagnasan na mga phenomena sa mastoid na tuktok, ang gas channel ng plate, ang nickel plating layer at iba pang mga bahagi, na kailangang maiwasan sa pamamagitan ng pagkuha ng mga kaukulang hakbang, tulad ng pagkontrol sa kalidad ng singaw ng tubig, tinitiyak na ang gas channel ay nalubog sa solusyon ng alkali, at paglilinis ng mga impurities sa oras. Kasabay nito, ang iba't ibang mga teknolohiya ng control control ay dapat gamitin sa kumbinasyon.

Ⅲ. Electrolytic cell plate: pagsasaalang -alang ng mga pangunahing sangkap

Ang kapal ng kalupkop ng nikel ng electrolytic cell plate ay dapat sumunod sa mga kaugnay na pamantayan ng pambansang, na nauugnay sa paglaban ng kaagnasan at kondaktibiti ng mga plato, at sa gayon ay nakakaapekto sa pagganap at buhay ng electrolytic cell. Ang pagsubok sa spray ng asin ay mahalaga para sa mga plato, na maaaring makakita ng mga potensyal na problema sa kaagnasan nang maaga, tiyakin na ang kanilang kakayahang umangkop at tibay sa iba't ibang mga kapaligiran, lalo na ang mataas na kapaligiran ng spray spray, matugunan ang mga kinakailangan ng industriya para sa pagiging maaasahan ng kagamitan, at umangkop sa mga pangangailangan ng disenyo ng mga bagong electrolytic cells.

Ⅳ. Pag -iwas sa kaagnasan sa mga cell ng alkalina na electrolytic

Bagaman ang mga alkalina na electrolytic cells ay may mature na teknolohiya at mababang gastos sa elektrod, mayroon silang kilalang mga problema sa kaagnasan. Ang sanhi ng kaagnasan ay nauugnay sa kapaligiran ng alkalina at ang oxygen na ginawa ng electrolysis, at ang mga kahihinatnan ay seryosong nakakaapekto sa istraktura at pagganap.

Ang mga hakbang sa pag -iwas ay sumasakop sa pagpili ng materyal at pag -unlad, pag -optimize ng disenyo ng cell ng electrolytic, kontrolin ang pag -optimize ng lohika, pag -optimize ng proseso ng paggamot sa ibabaw at pagtutugma ng pangunahing sangkap, at regular na pagpapanatili.

Ang problema sa kaagnasan ng kagamitan sa paggawa ng hydrogen ng tubig ay kumplikado, ngunit sa pamamagitan ng malalim na pag-unawa sa mekanismo ng kaagnasan, pagkuha ng epektibong mga panukalang proteksiyon, at pagbuo ng isang komprehensibo at multi-level na sistema ng proteksyon mula sa pagpili ng materyal, pag-optimize ng proseso sa pang-araw-araw na pagpapanatili, maaari mong matiyak ang matatag na operasyon ng kagamitan at itaguyod ang tubig ng electrolysis hydrogen production na industriya upang lumipat patungo sa isang mas mahusay, ligtas at napapanatiling landas ng pag-unlad.