水电解制氢电解槽内能质传输机理与实验研究

发布时间：2022-01-14 16:20

　　氢能是理想的能源载体,是化石燃料的最佳替代品。电解水制氢是实现大规模制氢从而通往“氢经济”社会的必由之路,因此对电解水制氢开展深入的研究非常有必要。本文以工程热物理和电化学理论的交叉内容为基础,致力于研究水电解过程中的流体动力学行为和传质特性,改变电流密度,探究酸性环境中两种不同尺寸电解槽内的流体运动情况和能质传输机理。该实验采用粒子图像测速法（简称PIV）和数字摄像机进行研究。粒子图像测速法（PIV）是一种测量技术,通过测量流场中示踪粒子在特定时间间隔内的位移,获取流体横截面中的瞬时速度。示踪粒子对PIV测量结果的准确性影响非常大,实验选择直径200nm的Ti O2作为示踪粒子,发展一种适用于实验的添加方法:将少量示踪粒子加入到装有电解液的小烧杯中,搅拌配成悬浊液,再将适量悬浊液倒入电解槽中,以此降低Ti O2颗粒表面能,减少团聚和沉降现象。实验结果表明,气泡驱动对流对电解液的对流传输具有明显影响。氢气泡（阴极,左）驱动对流导致较大的顺时针方向旋转流动,氧气泡（阳极,右）驱动对流产生较小的逆时针方向旋转流动。极板之间间距较小时会产生更高的水电解反应速率和更好的传质现象。电解水过程中会... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同的VPERGEs结构

现如今三维粒子图像测速技术已经开始被广泛使用，也是流场测量更为推广段。PIV 技术的产生也有其技术基础。首先就是图像处理技术的发展和阵列式计生给处理图像提供了实现的可能。这是技术发展的大局决定了的，它注定会示所获得的定性图像推向定量化，可以说粒子图像测速技术所用的多数方法流动显示技术的自然延伸和扩大。.2 PIV 技术测量原理PIV 技术的基本原理是：在流场中散播一些跟随性和反光性良好且比重与流示踪粒子，用自然光或激光片光源照射所测流场区域，形成光照平面使用 像设备获取示踪粒子的运动图像，并记录相邻两帧图像序列之间的时间间隔拍摄到的连续两幅 PIV 图像进行互相关分析，识别示踪粒子图像的位移，从体的速度场[72]。

为和对流 水电解制氢电解槽内能质传输机理与实验研究20图3.1 气泡驱动示意图3.2 实验装置3.2.1 实验装置针对酸性电解液生产氢气的影响因素，本实验设计制作了一组用于测量电解液的实验装置。图 3.2 是实验装置的示意图。该装置主要有三个部分组成：有机玻璃制成的透明电解槽、恒压电源和 PIV 系统。电解槽的工作电极是由直径 0.2mm 的铂金丝制成，如图 3.3，铂金丝环绕并固定在槽体两侧。恒压电源为电解槽提供不同的实验电压，各实验设备的出厂参数如表 3.1 所示。

【参考文献】：
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本文编号：3588827