高电场激励下悬浮铝块的电极特性

发布时间：2021-03-27 21:57

　　换流阀组件内冷水中的不同铝制散热器内表面作为电极具有不同电位,对其腐蚀有着重要的影响。深入理解去离子水对铝制散热器内表面的腐蚀机理,对研究换流阀冷却水路系统内散热器腐蚀机理有着重要的意义。采用反转思维,用悬浮有铝电极的去离子水系统模拟换流阀中铝制散热器表面及其包围的去离子水系统,研究铝电极的腐蚀电流形成机理。基于准静态电流场,建立了考虑电极动力学和不考虑电极动力学情况下的铝电极表面电流密度迭代分析模型;迭代分析了铝的阴阳极面,分析了铝电流表面的电流密度分布规律。提出了建立悬浮铝去离子水电极系统的等效电路思路。结果显示,悬浮铝阳极面积占铝电极总表面的73%,远远大于阴极表面;不考虑电极动力学特性仿真得到的电流密度大于考虑电极动力学特性电流密度的分析结果。为换流阀去离子水内铝制散热器的腐蚀研究提供了重要研究基础。 

【文章来源】：南方电网技术. 2020,14(10)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

并联式冷却水路系统示意图

图1 并联式冷却水路系统示意图三维模型分别用来研究不考虑电极过程动力学的恒定电流场(以下简称恒定电流场)和考虑电极过程动力学的恒定电流场。两者区别在于:不考虑电极过程动力学时，仅用恒定电场理论即可对恒定电流场进行求解;而考虑电极过程动力学，即要考虑电极反应进程中电极界面及其近旁所发生的各种过程的动力学行为，需通过Butler-Volmer方程和Tafel方程等动力学表达式来求解。目前工程上普遍使用电路方法得到泄漏电流，并以此来表示散热器腐蚀速率。这种方法是否合适，误差多少，目前没有验证。所以需要研究对比一次电流(恒定电流场)和二次电流(考虑电极动力学过程的电极电流)，即对是否考虑电极过程动力学进行细致探讨。

图4在两种不同的迭代方法下，每次迭代求解出的铝块上阳极与阴极区域的分布图。图中右上区域为阴极，左下区域为阳极。通过图4可以发现，利用电位作为迭代初始值的计算收敛性优于利用电极电流密度作为迭代值的计算。同时最终结果也显示铝块表面的阳极区域与阴极区域不相等，且阳极区域大于阴极区域。对阴阳极区域分别进行积分，得阳极区域面积约占铝块总表面积的73%，阴极区域面积约占铝块总表面积的27%。图中用箭头表示顺序迭代过程，每个子图代表不同迭代步的阴阳区域分布。图4 以不同参数为初始值的迭代结果

【参考文献】：
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本文编号：3104302