تحليل وتدابير مضادة لمشاكل التآكل لمعدات إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه القلوية

1. التأثيرات الضارة للتآكل على معدات إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء

ال نظام إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه يتضمن محلول الهيدروجين والأكسجين وهيدروكسيد البوتاسيوم (أو هيدروكسيد الصوديوم) ووسائط مادية أخرى، وأنواع مختلفة من التآكل، مثل التآكل الكيميائي، والتآكل الكهروكيميائي، والتقصف الهيدروجيني، والتقصف القلوي، وما إلى ذلك. إذا لم يتم التعامل مع مشكلة التآكل بشكل صحيح، فإنه سيؤدي إلى الصيانة المتكررة واستبدال الأجزاء، وتعطيل الجدول الزمني لإنتاج المصنع، والتسبب في خسائر اقتصادية، وقد يتسبب أيضًا في تسرب المواد، وتلويث البيئة، وتعريض السلامة الشخصية للخطر.

1) تدهور الأداء: يمكن أن يؤدي التآكل إلى انخفاض نشاط سطح القطب، مما يقلل من كفاءة توليد الهيدروجين والأكسجين، وبالتالي تقليل الأداء العام للمحلل الكهربائي.

2) تآكل القطب الكهربي: بمرور الوقت، يؤدي التآكل إلى تآكل مادة القطب الكهربي، مما يؤثر على قوته الميكانيكية وقابليته للتوصيل، وقد يتطلب الأمر في النهاية استبدال القطب الكهربي.

3) توليد الغاز غير المستوي: قد يؤدي سطح القطب غير المستوي الناتج عن التآكل إلى توليد فقاعات غير متساوية، مما يؤثر بدوره على فصل الغاز وكفاءة التجميع.

4) زيادة خطر الفشل: قد يتسبب التآكل الشديد في تشقق الأقطاب الكهربائية أو فشلها، مما يزيد من خطر فشل نظام المحلل الكهربائي بشكل عام.

5) زيادة تكاليف الصيانة: يؤدي تدهور الأداء الناجم عن التآكل والحاجة إلى استبدال القطب الكهربائي إلى زيادة تكاليف الصيانة والتشغيل.

2. أنواع التآكل والتدابير المضادة

1) التقصف الهيدروجيني: خطر خفي التقصف الهيدروجيني هو ظاهرة تتناقص فيها الخواص الميكانيكية للمعادن بسبب الهيدروجين. وينقسم إلى تقصف الهيدروجين البيئي (الخارجي)، وتقصف الهيدروجين الداخلي، وتقصف الهيدروجين التفاعلي. من بين المواد الفولاذية، يزداد التقصف الهيدروجيني للفولاذ الكربوني مع زيادة محتوى الكربون. يواجه الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا خطر التقصف الهيدروجيني. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بمقاومة جيدة نسبيًا للتقصف الهيدروجيني. تؤثر عوامل مثل درجة الحرارة المحيطة وضغط الهيدروجين ومعدل الإجهاد وتكنولوجيا المعالجة على حدوث التقصف الهيدروجيني. لمنع تقصف الهيدروجين، يمكننا أن نبدأ من تقليل انحلال الهيدروجين، وتقليل تركيز الهيدروجين، وتثبيط انتشار الهيدروجين، والمعالجة السطحية، وصناعة السبائك والمعالجة الحرارية، وتقليل تركيز الإجهاد، وما إلى ذلك. عند اختيار المواد لنظام إنتاج الهيدروجين، يجب علينا أيضًا أن نفكر بعناية في توافق مواد الأنابيب والصمامات مع الهيدروجين.

2) التقصف القلوي: تهديد لا يمكن الاستهانة به. التقصف القلوي، والمعروف أيضًا باسم تكسير التآكل الإجهادي، هو تكسير هش للمعادن تحت وسائط تآكل محددة وإجهاد الشد. يكون الفولاذ الكربوني عرضة للتقصف القلوي في التركيز العالي من محلول NaOH وعند درجة حرارة معينة. يتعرض الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم والنيكل الأوستنيتي أيضًا لخطر التقصف القلوي. نطاق التقصف القلوي لسبائك النيكل والنيكل ضيق نسبيًا. رسم تخطيطي للتآكل الإجهاد. تقوم Tianji Hydrogen Energy باختيار المواد اللازمة للوسائط السائلة القلوية. يستخدم الفولاذ الكربوني بشكل شائع لطلاء النيكل لألواح الخلايا الإلكتروليتية. يجب أن يأخذ اختيار مواد خطوط الأنابيب في الاعتبار عوامل متعددة. يعد اختيار القطب الكهربائي أمرًا خاصًا أيضًا، مثل الاستخدام الشائع للحديد الناعم المطلي بالنيكل كأنود.

3) التآكل الكهروكيميائي: "عدو" متعدد الأوجه يشمل التآكل الكهروكيميائي تآكل التيار الشارد، والتآكل الجلفاني، وتآكل الشقوق، وما إلى ذلك. وينشأ تآكل التيار الشارد من تسرب التيار في التفاعل الإلكتروليتي، مما سيؤدي إلى تآكل معدن الأنود. إنه موجود في العديد من الأماكن، وتشمل تدابير الحماية ضمان عزل فتحة الوحدة، وإضافة أقطاب كهربائية مضحية، وتأريض الأنبوب الرئيسي. يحدث التآكل الجلفاني عند نقطة التلامس بين معادن مختلفة، ويرتبط تآكل الشق بالبيئة الموجودة في الشق المعدني.

بالإضافة إلى ذلك، هناك تآكل في قمة الخشاء، وقناة غاز اللوحة، وطلاء النيكل وأجزاء أخرى، مما يتطلب اتخاذ تدابير مناسبة لمنعه، مثل التحكم في جودة ماء البخار، وضمان غمر مجرى الهواء في محلول قلوي، وتنظيف الشوائب في الوقت المناسب. . وفي الوقت نفسه، ينبغي استخدام مجموعة متنوعة من تقنيات التحكم في التآكل معًا.

3. لوحات المحلل الكهربائي: اعتبارات المكونات الرئيسية

يجب أن تتوافق سماكة طلاء النيكل على لوحة الخلية الإلكتروليتية مع المعايير الوطنية ذات الصلة، والتي تتعلق بمقاومة التآكل وموصلية اللوحة، وبالتالي تؤثر على أداء وعمر الخلية الإلكتروليتية. يعد اختبار رش الملح أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للوحة، حيث يمكنها اكتشاف مشاكل التآكل المحتملة مسبقًا، وضمان قدرتها على التكيف والمتانة في بيئات مختلفة، وخاصة بيئات رش الملح العالية، وتلبية متطلبات الصناعة فيما يتعلق بموثوقية المعدات، والتكيف مع احتياجات التصميم للتحليل الكهربائي الجديد الخلايا.

4. منع التآكل في الخلايا الإلكتروليتية القلوية

على الرغم من أن المحلل الكهربائي القلوي ناضج من الناحية التكنولوجية ويحتوي على مواد إلكترودات منخفضة التكلفة، إلا أنه يعاني من مشكلة تآكل بارزة. يرتبط سبب التآكل بالبيئة القلوية والأكسجين الناتج عن التحليل الكهربائي، وتؤثر العواقب بشكل خطير على الهيكل والأداء. تغطي التدابير الوقائية اختيار المواد وتطويرها، وتحسين تصميم المحلل الكهربائي، وتحسين منطق التحكم، وتحسين عملية معالجة الأسطح ومطابقة المكونات الأساسية، والصيانة المنتظمة. مشكلة التآكل في التحليل الكهربائي للماء معدات إنتاج الهيدروجين إنه أمر معقد، ولكن من خلال الفهم العميق لآلية التآكل واتخاذ تدابير وقائية فعالة، بدءًا من اختيار المواد وتحسين العملية وحتى الصيانة اليومية، يمكن إنشاء نظام حماية شامل ومتعدد المستويات لضمان التشغيل المستقر للمعدات وتعزيز التحليل الكهربائي للمياه. صناعة إنتاج الهيدروجين إلى مسار تنمية أكثر كفاءة وأمانًا واستدامة.