外加磁場(chǎng)對(duì)氫氧機(jī)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(guò)程中不產(chǎn)生溫室氣體等有害氣體。氫能被認(rèn)為將永久解決化石燃料危機(jī)，又能夠同時(shí)解決全球環(huán)境污染和溫室效應(yīng)問(wèn)題，因此世界范圍內(nèi)學(xué)者對(duì)制氫技術(shù)進(jìn)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(gè)很常見(jiàn)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(guò)分析電解槽的各項(xiàng)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(jì)算公式，發(fā)現(xiàn)電解效率與過(guò)電位直接相關(guān)、之后建立過(guò)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(jì)方向。分析了電解槽在施加了外部磁場(chǎng)后，在電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力，引起電解液產(chǎn)生對(duì)流現(xiàn)象，即磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）效應(yīng)，根據(jù)建立的過(guò)電位的數(shù)學(xué)模型分析出該效應(yīng)對(duì)過(guò)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(chǎng)后的磁流體動(dòng)力學(xué)方程，并通過(guò)ANSYS和Fluent軟件共同建立施加永磁體磁場(chǎng)后的電解液流場(chǎng)分析模

3、型，對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行耦合仿真分析，得出流場(chǎng)速度與電解槽工作電流的關(guān)系，流場(chǎng)速度與永磁體厚度參數(shù)之間的關(guān)系。通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)對(duì)不同電解液濃度，不同電極間距下的電解效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)施加磁場(chǎng)后的電解槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，探究了施加不同方向和不同磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)時(shí)對(duì)電解效率的影響。最后將研究的成果應(yīng)用到車(chē)載氫氧機(jī)的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)電解槽時(shí)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(jì)了電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，最終完成一個(gè)車(chē)載