Анализ и противодействие на проблеми с корозията на оборудване за производство на водород чрез електролиза на алкална вода

1. Неблагоприятни ефекти от корозията върху оборудването за производство на водород чрез водна електролиза

The система за производство на водород чрез водна електролиза включва водород, кислород, разтвор на калиев хидроксид (или натриев хидроксид) и други материални среди и различни видове корозия, като химическа корозия, електрохимична корозия, водородна крехкост, алкална крехкост и др. Ако проблемът с корозията не се третира правилно, ще доведе до честа поддръжка и подмяна на части, ще наруши фабричния производствен график, ще причини икономически загуби и може също да причини изтичане на материали, замърсяват околната среда и застрашават личната безопасност.

1) Влошаване на производителността: Корозията може да доведе до намаляване на повърхностната активност на електрода, намалявайки ефективността на генерирането на водород и кислород, като по този начин намалява цялостната производителност на електролизера.

2) Износване на електрода: С течение на времето корозията причинява износване на материала на електрода, засягайки неговата механична якост и проводимост и в крайна сметка може да наложи смяна на електрода.

3) Неравномерно генериране на газ: Неравномерната повърхност на електрода, причинена от корозия, може да доведе до неравномерно генериране на мехурчета, което от своя страна влияе върху отделянето на газа и ефективността на събиране.

4) Повишен риск от повреда: Тежката корозия може да причини напукване или повреда на електродите, увеличавайки риска от повреда на цялата система на електролизера.

5) Повишени разходи за поддръжка: Влошаването на производителността, предизвикано от корозия, и необходимостта от смяна на електрода увеличават разходите за поддръжка и експлоатация.

2. Видове корозия и мерки за противодействие

1) Водородна трошливост: скрит риск Водородната трошливост е явление, при което механичните свойства на металите се влошават поради водорода. Разделя се на водородна крехкост от околната среда (външна), вътрешна водородна крехкост и реактивна водородна крехкост. Сред стоманените материали водородната крехкост на въглеродната стомана се увеличава с увеличаване на съдържанието на въглерод. Неръждаемата стомана също е изправена пред риск от водородна крехкост. Аустенитната неръждаема стомана има относително добра устойчивост на водородна крехкост. Фактори като температура на околната среда, налягане на водорода, скорост на деформация и технология на обработка влияят върху появата на водородна крехкост. За да предотвратим водородната крехкост, можем да започнем от намаляване на разтварянето на водород, намаляване на концентрацията на водород, инхибиране на дифузията на водород, повърхностна обработка, легиране и термична обработка, намаляване на концентрацията на напрежение и т.н. Когато избираме материали за системата за производство на водород, трябва също внимателно да обмислим съвместимост на материалите на тръбопроводите и клапаните с водорода.

2) Алкална крехкост: заплаха, която не може да бъде подценявана. Алкалната крехкост, известна още като корозионно напукване под напрежение, е крехко напукване на метали при специфични корозивни среди и напрежение на опън. Въглеродната стомана е склонна към алкална крехкост при висока концентрация на разтвор на NaOH и при определена температура. Аустенитната хром-никелова неръждаема стомана също има риск от алкална крехкост. Диапазонът на алкална крехкост на никела и сплавите на основата на никел е относително тесен. Принципна диаграма на стрес корозия. Tianji Hydrogen Energy избира материали за алкални течни среди. Въглеродната стомана обикновено се използва за никелиране на плочи с електролитни клетки. Изборът на материал за тръбопровод трябва да вземе предвид множество фактори. Изборът на електроди също е специфичен, като например честото използване на никелирано меко желязо като анод.

3) Електрохимична корозия: многостранен „враг“ Електрохимичната корозия включва корозия на блуждаещ ток, галванична корозия, корозия на пукнатини и т.н. Корозията на блуждаещ ток възниква от изтичане на ток в електролитната реакция, което ще доведе до корозия на анодния метал. Съществува на много места и защитните мерки включват осигуряване на изолация на слота на модула, добавяне на жертвени електроди и заземяване на главната тръба. Галваничната корозия възниква в точката на контакт на различни метали, а корозията в цепнатината е свързана със средата в металната цепнатина.

Освен това има корозия на мастоидния връх, газовия канал на пластината, никелирането и други части, които изискват съответните мерки за предотвратяване, като контролиране на качеството на водната пара, гарантиране, че дихателните пътища са потопени в алкален разтвор и почистване на примесите навреме . В същото време трябва да се използват различни технологии за контрол на корозията в комбинация.

3.Плочи за електролизьор: съображения за ключови компоненти

Дебелината на никелирането върху плочата на електролитната клетка трябва да отговаря на съответните национални стандарти, което е свързано с устойчивостта на корозия и проводимостта на плочата и по този начин влияе върху работата и живота на електролитната клетка. Тестването със солен спрей е от решаващо значение за плочата, което може да открие потенциални проблеми с корозията предварително, да гарантира неговата адаптивност и издръжливост в различни среди, особено среди с високо съдържание на солен спрей, да отговори на изискванията на индустрията за надеждност на оборудването и да се адаптира към нуждите на дизайна на нови електролитни клетки.

4. Предотвратяване на корозия в алкални електролитни клетки

Въпреки че алкалните електролизери са зрели в технологията и имат евтини електродни материали, те имат изявен проблем с корозията. Причината за корозията е свързана с алкалната среда и кислорода, произведен от електролизата, а последствията сериозно засягат структурата и работата. Превантивните мерки обхващат избор и разработване на материали, оптимизиране на дизайна на електролизера, оптимизиране на контролната логика, оптимизиране на процеса на повърхностна обработка и съвпадение на основните компоненти, както и редовна поддръжка. Проблемът с корозията на водната електролиза оборудване за производство на водород е сложно, но чрез задълбочено разбиране на корозионния механизъм и предприемане на ефективни защитни мерки, от избор на материал, оптимизиране на процеса до ежедневна поддръжка, може да се изгради цялостна и многостепенна защитна система, която да гарантира стабилната работа на оборудването и да насърчи водната електролиза производството на водород към по-ефективен, безопасен и устойчив път на развитие.