多物理场耦合的压滤式碱性电解槽性能研究
胡昌武1
胡晓玮1
贺世禧1
王露1
沈少华2
1.陕西科技大学 机电工程学院,陕西 西安 7100212.西安交通大学 动力工程多相流国家重点实验室,陕西 西安 710049
摘要：基于工业压滤式碱性电解槽,考虑微小尺度下气液两相分布导致的碰撞力作用,构建电化学与气液两相欧拉-欧拉湍流流动耦合三维数值模型,系统探究电解液流速、温度及浓度对电解槽性能的单独及耦合影响.结果表明:气泡沿流道积聚导致电流密度降低,使电极利用不均;提高电解液流速至0.25～0.30 m/s时,增强的湍流作用可促进气泡排出,使电流密度提高,但过高的流速会大幅提升设备腐蚀风险;温度为 60～70℃时,温度对电解质电导率和离子传输的强化作用明显,电流密度达到峰值,但温度过高(>70℃)会因气泡积聚引发电解槽性能衰退;KOH浓度为 6～7 mol/L时,电解质电导率与离子传输效率平衡,电流密度分布最优.多参数耦合分析进一步表明,高流速可有效抑制高温或高浓度引发的负效应,显著提升电流密度;而高温、高浓度与低流速的组合则会因气泡幕与离子阻滞的协同作用导致性能急剧恶化.结果揭示了电解槽内气相分布及运行参数单独与协同作用对电解槽性能的影响规律,为优化压滤式碱性电解槽设计及运行提供了理论指导.
关键词：电解水气泡压滤式碱性电解槽气液两相流制氢
分类号：TQ028.8(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(52225606)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-17（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 230-242 )
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