Analisi e contromisure dei problemi di corrosione delle apparecchiature per la produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua alcalina

1. Effetti negativi della corrosione sulle apparecchiature per la produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua

IL sistema di produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua coinvolge idrogeno, ossigeno, soluzione di idrossido di potassio (o idrossido di sodio) e altri mezzi materiali, nonché vari tipi di corrosione, come corrosione chimica, corrosione elettrochimica, infragilimento da idrogeno, infragilimento da alcali, ecc. Se il problema della corrosione non viene gestito correttamente, può comporterà una frequente manutenzione e sostituzione di parti, interromperà il programma di produzione della fabbrica, causerà perdite economiche e potrebbe anche causare perdite di materiale, inquinare l'ambiente e mettere a repentaglio la sicurezza personale.

1) Degrado delle prestazioni: la corrosione può portare a una diminuzione dell'attività superficiale dell'elettrodo, riducendo l'efficienza della generazione di idrogeno e ossigeno, riducendo così le prestazioni complessive dell'elettrolizzatore.

2) Usura dell'elettrodo: nel tempo, la corrosione provoca l'usura del materiale dell'elettrodo, compromettendone la resistenza meccanica e la conduttività e potrebbe eventualmente richiedere la sostituzione dell'elettrodo.

3) Generazione irregolare di gas: la superficie irregolare dell'elettrodo causata dalla corrosione può portare alla generazione irregolare di bolle, che a sua volta influisce sulla separazione del gas e sull'efficienza di raccolta.

4) Aumento del rischio di guasto: una grave corrosione può causare rotture o guasti agli elettrodi, aumentando il rischio di guasto dell'intero sistema elettrolizzatore.

5) Aumento dei costi di manutenzione: il degrado delle prestazioni indotto dalla corrosione e la necessità di sostituire gli elettrodi aumentano i costi operativi e di manutenzione.

2. Tipi di corrosione e contromisure

1) Infragilimento da idrogeno: un rischio nascosto L'infragilimento da idrogeno è un fenomeno in cui le proprietà meccaniche dei metalli diminuiscono a causa dell'idrogeno. È suddiviso in infragilimento da idrogeno ambientale (esterno), infragilimento da idrogeno interno e infragilimento da idrogeno reattivo. Tra i materiali di acciaio, l’infragilimento da idrogeno dell’acciaio al carbonio aumenta con l’aumento del contenuto di carbonio. Anche l’acciaio inossidabile è esposto al rischio di infragilimento da idrogeno. L'acciaio inossidabile austenitico ha una resistenza relativamente buona all'infragilimento da idrogeno. Fattori quali la temperatura ambiente, la pressione dell’idrogeno, la velocità di deformazione e la tecnologia di lavorazione influenzano il verificarsi dell’infragilimento da idrogeno. Per prevenire l'infragilimento da idrogeno, possiamo iniziare riducendo la dissoluzione dell'idrogeno, riducendo la concentrazione di idrogeno, inibendo la diffusione dell'idrogeno, il trattamento superficiale, l'alligazione e il trattamento termico, riducendo la concentrazione dello stress, ecc. Quando si selezionano i materiali per il sistema di produzione dell'idrogeno, dobbiamo anche considerare attentamente il compatibilità dei materiali delle tubazioni e delle valvole con l'idrogeno.

2) Infragilimento da alcali: una minaccia da non sottovalutare. L'infragilimento da alcali, noto anche come tensocorrosione, è la rottura fragile dei metalli sottoposti a specifici mezzi corrosivi e sollecitazioni di trazione. L'acciaio al carbonio è soggetto a infragilimento da alcali in un'elevata concentrazione di soluzione di NaOH e ad una determinata temperatura. Anche l'acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel presenta il rischio di infragilimento da alcali. L'intervallo di infragilimento alcalino del nichel e delle leghe a base di nichel è relativamente ristretto. Diagramma schematico della tensocorrosione. Tianji Hydrogen Energy seleziona materiali per mezzi liquidi alcalini. L'acciaio al carbonio è comunemente utilizzato per la nichelatura delle piastre delle celle elettrolitiche. La selezione del materiale della pipeline deve tenere conto di molteplici fattori. Anche la selezione degli elettrodi è particolare, come l'uso comune di ferro dolce nichelato come anodo.

3) Corrosione elettrochimica: un "nemico" dalle molteplici sfaccettature La corrosione elettrochimica comprende la corrosione da corrente vagante, la corrosione galvanica, la corrosione interstiziale, ecc. La corrosione da corrente vagante ha origine dalla dispersione di corrente nella reazione elettrolitica, che porterà alla corrosione del metallo dell'anodo. Esiste in molti luoghi e le misure di protezione includono l'isolamento dello slot dell'unità, l'aggiunta di elettrodi sacrificali e la messa a terra del tubo principale. La corrosione galvanica si verifica nel punto di contatto di diversi metalli e la corrosione interstiziale è correlata all'ambiente nella fessura metallica.

Inoltre, è presente corrosione sull'apice mastoideo, sul canale del gas della piastra, sulla nichelatura e su altre parti, che richiedono misure corrispondenti per prevenirle, come il controllo della qualità dell'acqua del vapore, l'assicurazione che le vie aeree siano immerse in una soluzione alcalina e la pulizia tempestiva delle impurità . Allo stesso tempo, è opportuno utilizzare in combinazione diverse tecnologie di controllo della corrosione.

3. Piastre elettrolitiche: considerazioni sui componenti chiave

Lo spessore della nichelatura sulla piastra della cella elettrolitica deve essere conforme agli standard nazionali pertinenti, relativi alla resistenza alla corrosione e alla conduttività della piastra, e quindi influisce sulle prestazioni e sulla durata della cella elettrolitica. Il test in nebbia salina è fondamentale per la piastra, che può rilevare in anticipo potenziali problemi di corrosione, garantirne l'adattabilità e la durata in diversi ambienti, in particolare ambienti con elevata nebbia salina, soddisfare i requisiti del settore in termini di affidabilità delle apparecchiature e adattarsi alle esigenze di progettazione dei nuovi elettrolitici. cellule.

4. Prevenzione della corrosione nelle celle elettrolitiche alcaline

Sebbene gli elettrolizzatori alcalini siano tecnologicamente maturi e abbiano materiali per elettrodi a basso costo, presentano un importante problema di corrosione. La causa della corrosione è legata all'ambiente alcalino e all'ossigeno prodotto dall'elettrolisi e le conseguenze incidono gravemente sulla struttura e sulle prestazioni. Le misure preventive riguardano la selezione e lo sviluppo dei materiali, l'ottimizzazione della progettazione dell'elettrolizzatore, l'ottimizzazione della logica di controllo, l'ottimizzazione del processo di trattamento superficiale e l'abbinamento dei componenti principali, nonché la manutenzione regolare. Il problema della corrosione dell'elettrolisi dell'acqua apparecchiature per la produzione di idrogeno è complesso, ma comprendendo a fondo il meccanismo della corrosione e adottando misure protettive efficaci, dalla selezione dei materiali, all'ottimizzazione del processo fino alla manutenzione quotidiana, è possibile costruire un sistema di protezione completo e multilivello per garantire il funzionamento stabile dell'apparecchiatura e promuovere l'elettrolisi dell'acqua industria della produzione di idrogeno verso un percorso di sviluppo più efficiente, sicuro e sostenibile.