حشوات مانعة للتسرب ، مواد رئيسية لإنتاج الهيدروجين القلوي

حشية الختم هي واحدة من المواد الرئيسية المحلل الكهربائي القلوي. باعتبارها المكون الرئيسي لختم المحلل الكهربائي، فإن جودة الختم تحدد إلى حد كبير جودة أداء الختم والعزل لغرفة المحلل الكهربائي، وتؤثر بشكل مباشر على سلامة وموثوقية نظام إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه القلوية بالكامل.

1. وظيفة حشية الختم

(1) وظيفة الختم

لا يزيد ضغط التشغيل للمحلل الكهربائي القلوي التقليدي من نوع الضغط عمومًا عن 1.6 ميجا باسكال. يعتمد المحلل الكهربائي عمومًا على هيكل ضغط الترشيح. نظام الختم عبارة عن ختم حشية مسطح. يتم فتح خط ماء الختم على حافة إطار اللوحة ويتم استخدام أداء مادة حشية الختم المعدلة لضمان إغلاق المحلل الكهربائي بالكامل. يتضمن الوسط المتدفق داخل المحلل الكهربائي المنحل بالكهرباء المنتشر والهيدروجين والأكسجين المتولدين. تتمثل وظيفة حشية الختم في منع تسرب محلول الإلكتروليت والهيدروجين والأكسجين من المحلل الكهربائي في ظل ظروف التشغيل لمحلول 30% KOH، و90 درجة مئوية و1.6 ميجاباسكال.

(2) وظيفة العزل

بالإضافة إلى أداء الختم، يجب أن تتمتع حشية الختم أيضًا بأداء عزل لضمان العزل بين إطاري القطب لغرفة التحليل الكهربائي وتجنب الدوائر القصيرة داخل الغرفة.

2. هيكل حشية الختم وموقعها في الخلية التحليلية

حشية الختم على شكل حلقة. يجب حفر ثقوب على الحشية لتوفير مساحة لتدفق الإلكتروليت داخل الخلية الإلكتروليتية. في الوقت نفسه، يجب معالجة فتحات تحديد موضع حشية الختم لتسهيل تركيب حشية الختم.

توجد حشية مانعة للتسرب واحدة فقط في غرفة الخلية الإلكتروليتية، والتي يتم وضعها بين اللوحة والحجاب الحاجز في منطقة الأنود. تتزامن الحافة الخارجية لحشية الختم مع الحافة الخارجية لإطار القطب، ويتجاوز موضع الحلقة الداخلية والحافة بشكل عام حافة الحجاب الحاجز بحوالي 10 مم. ولذلك، فإن عرض حشية الختم يشمل عرض الحشية المتداخلة مع خط الماء الختم، وعرض فتحة قناة التدفق على الحشية، وعرض التداخل بين الحشية والحجاب الحاجز.

3. مادة حشية الختم

نظرًا لأن حشية الختم تحتاج إلى لعب دور عازل، فقد تم تحسين الأداء بشكل أساسي عن طريق تعديل مادة الختم العازلة. تعد المواد البلاستيكية الفلورية المعدلة نوعًا من مواد الختم التي تمت دراستها بشكل مكثف وعميق في التحليل الكهربائي للمياه القلوية. في الوقت الحاضر، معظم مواد ختم التحليل الكهربائي للمياه القلوية المحلية هي ألياف الكربون، وثاني كبريتيد الموليبدينوم، وما إلى ذلك كمواد حشو معززة مملوءة بالبولي تترافلوروإيثيلين، والتي يتم الحصول عليها عن طريق القولبة والتلبيد. لا تزال مواد الختم المستخدمة حاليًا عرضة للتدفق البارد والزحف تحت درجة الحرارة العالية والضغط العالي والإغلاق المتقطع للخلايا التحليلية القلوية، مما يؤدي إلى تسرب الخلايا، مما يؤثر على عمر خدمة الخلية التحليلية.

عند فحص أداء مواد الحشية الختمية، فإننا نفحص بشكل عام ثلاثة معايير رئيسية: صلابة فيكرز، وأداء ارتداد الضغط، وأداء استرخاء الزحف.

صلابة فيكرز: الصلابة هي أحد مؤشرات الأداء الشاملة التي تتكون من سلسلة من الخواص الميكانيكية مثل المرونة واللدونة وصلابة مواد الختم. يمكنه قياس قدرة سطح مادة الختم على مقاومة الضغط الميكانيكي، ويمكنه أيضًا تحديد درجة الترابط بين حشو التسليح وجسم متعدد رباعي فلورو إيثيلين إلى حد ما. يمكن لصلابة مادة الختم أن تزيد من قدرة سطح المادة على مقاومة الضغط الميكانيكي إلى حد ما، وهي وسيلة فعالة لتعزيز قوة الضغط للمادة.

مرونة الضغط: تعكس مرونة الضغط التشوه المرن أو البلاستيكي لمادة الختم، وتملأ العيوب الموجودة على سطح الختم، وتقوم بإجراء تعويض مرن للحفاظ على قدرة الختم. إنه مؤشر مهم لقياس أداء مادة الختم.

أداء الاسترخاء الزحفي: يعد أداء الاسترخاء الزحفي أحد أهم الخصائص التي تميز مادة الختم، مما يعكس قدرة مادة الحشية على مقاومة الاسترخاء الإجهادي والتشوه. بالنسبة لحشيات الختم PTFE المعدلة، يعد استرخاء الزحف هو السبب الرئيسي للتسرب في نظام شفة الترباس أثناء عمر الخدمة، ويلعب دورًا حاسمًا في قدرة الختم لسطح المفصل وعمر خدمة الحشية. بشكل عام، كلما كان معدل استرخاء الزحف أصغر، زاد حمل الضغط المتبقي وكان أداء الختم أفضل على المدى الطويل.

4. عملية تصنيع حشية الختم

في الوقت الحاضر، تعتمد عملية تصنيع حشيات الختم بشكل عام على ألياف الكربون وكبريتيد البولي فينيلين (PPS) وثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) كمواد حشو معززة، ويتم تصنيعها عن طريق عملية تلبيد ضغط القالب.

يتم وزن البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) والحشو المختلط وفقًا للنسبة، ثم يُسكب في خلاط عالي السرعة مع ماء بارد للخلط، ثم يتم وضع الخليط في قالب وتشكيله بواسطة مكبس الأقراص. بعد القولبة، يتم الحصول على عينة مشكلة بسمك 3 مم. يتم تلبيد العينة المشكلة مسبقًا وتبريدها في فرن مقاومة من النوع الصندوقي وفقًا لإجراءات معينة للحصول على حشية مانعة للتسرب نهائية.