外加磁場對氫氧機電解效率影響的研究.pdf

1、氫氣是一種清潔的能源，在燃燒過程中不產(chǎn)生溫室氣體等有害氣體。氫能被認為將永久解決化石燃料危機，又能夠同時解決全球環(huán)境污染和溫室效應(yīng)問題，因此世界范圍內(nèi)學(xué)者對制氫技術(shù)進行了大量的研究。其中堿性電解水制氫已經(jīng)發(fā)展為一個很常見的制氫手段。但是由于電解效率較低導(dǎo)致大部分的工業(yè)電解槽電能消耗較高，因此電解產(chǎn)生的氫氣的成本也較高，這就成為了制約電解水制氫技術(shù)在更大范圍內(nèi)應(yīng)用的重要因素。
　　本文通過分析電解槽的各項參數(shù)與電解效率之間的關(guān)系，建

2、立了電解槽的電解效率的計算公式，發(fā)現(xiàn)電解效率與過電位直接相關(guān)、之后建立過電位的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型能夠指引電解槽的優(yōu)化設(shè)計方向。分析了電解槽在施加了外部磁場后，在電解過程中會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力，引起電解液產(chǎn)生對流現(xiàn)象，即磁流體動力學(xué)（MHD）效應(yīng)，根據(jù)建立的過電位的數(shù)學(xué)模型分析出該效應(yīng)對過電位和電解效率的影響。其次，推導(dǎo)出電解液在施加外部磁場后的磁流體動力學(xué)方程，并通過ANSYS和Fluent軟件共同建立施加永磁體磁場后的電解液流場分析模

3、型，對電場、磁場和流場進行耦合仿真分析，得出流場速度與電解槽工作電流的關(guān)系，流場速度與永磁體厚度參數(shù)之間的關(guān)系。通過搭建實驗裝置和設(shè)計實驗方案來對不同電解液濃度，不同電極間距下的電解效率進行實驗研究，并對施加磁場后的電解槽進行實驗研究，探究了施加不同方向和不同磁感應(yīng)強度的磁場時對電解效率的影響。最后將研究的成果應(yīng)用到車載氫氧機的設(shè)計上，設(shè)計電解槽時在合適的位置安裝上適當(dāng)厚度的永磁體；并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，最終完成一個車載