Análise e contramedidas de problemas de corrosão de equipamentos de produção de hidrogênio por eletrólise de água alcalina

1. Efeitos adversos da corrosão em equipamentos de produção de hidrogênio por eletrólise de água

O sistema de produção de hidrogênio por eletrólise de água envolve solução de hidrogênio, oxigênio, hidróxido de potássio (ou hidróxido de sódio) e outros meios materiais, e vários tipos de corrosão, como corrosão química, corrosão eletroquímica, fragilização por hidrogênio, fragilização alcalina, etc. levará à manutenção e substituição frequente de peças, interromperá o cronograma de produção da fábrica, causará perdas econômicas e também poderá causar vazamento de material, poluir o meio ambiente e colocar em risco a segurança pessoal.

1) Degradação do desempenho: A corrosão pode levar a uma diminuição na atividade da superfície do eletrodo, reduzindo a eficiência da geração de hidrogênio e oxigênio, reduzindo assim o desempenho geral do eletrolisador.

2) Desgaste do eletrodo: Com o tempo, a corrosão causa desgaste do material do eletrodo, afetando sua resistência mecânica e condutividade, podendo eventualmente exigir a substituição do eletrodo.

3) Geração irregular de gás: A superfície irregular do eletrodo causada pela corrosão pode levar à geração irregular de bolhas, o que, por sua vez, afeta a separação do gás e a eficiência da coleta.

4) Aumento do risco de falha: A corrosão severa pode causar rachaduras ou falha dos eletrodos, aumentando o risco de falha do sistema geral do eletrolisador.

5) Aumento dos custos de manutenção: A degradação do desempenho induzida pela corrosão e a necessidade de substituição do eletrodo aumentam os custos de manutenção e operação.

2. Tipos de corrosão e contramedidas

1) Fragilização por hidrogênio: um risco oculto A fragilização por hidrogênio é um fenômeno no qual as propriedades mecânicas dos metais diminuem devido ao hidrogênio. É dividido em fragilização ambiental (externa) por hidrogênio, fragilização interna por hidrogênio e fragilização reativa por hidrogênio. Entre os materiais de aço, a fragilização por hidrogênio do aço carbono aumenta com o aumento do teor de carbono. O aço inoxidável também enfrenta o risco de fragilização por hidrogênio. O aço inoxidável austenítico tem resistência relativamente boa à fragilização por hidrogênio. Fatores como temperatura ambiente, pressão do hidrogênio, taxa de deformação e tecnologia de processamento afetam a ocorrência de fragilização por hidrogênio. Para evitar a fragilização do hidrogênio, podemos começar reduzindo a dissolução do hidrogênio, reduzindo a concentração de hidrogênio, inibindo a difusão do hidrogênio, tratamento de superfície, ligas e tratamento térmico, reduzindo a concentração de tensão, etc. compatibilidade de materiais de tubulações e válvulas com hidrogênio.

2) Fragilização alcalina: uma ameaça que não pode ser subestimada. A fragilização alcalina, também conhecida como fissuração por corrosão sob tensão, é a fissuração frágil de metais sob meios corrosivos específicos e tensão de tração. O aço carbono é propenso à fragilização alcalina em alta concentração de solução de NaOH e em uma determinada temperatura. O aço inoxidável austenítico cromo-níquel também apresenta o risco de fragilização alcalina. A faixa de fragilização alcalina do níquel e das ligas à base de níquel é relativamente estreita. Diagrama esquemático da corrosão sob tensão. A Tianji Hydrogen Energy seleciona materiais para meios líquidos alcalinos. O aço carbono é comumente usado para niquelagem de placas de células eletrolíticas. A seleção do material da tubulação precisa levar em consideração vários fatores. A seleção do eletrodo também é particular, como o uso comum de ferro macio niquelado como ânodo.

3) Corrosão eletroquímica: um "inimigo" multifacetado A corrosão eletroquímica inclui corrosão por correntes parasitas, corrosão galvânica, corrosão em frestas, etc. A corrosão por correntes parasitas se origina do vazamento de corrente na reação eletrolítica, que levará à corrosão do metal anódico. Ele existe em muitos lugares e as medidas de proteção incluem garantir o isolamento da ranhura da unidade, adicionar eletrodos de sacrifício e aterrar o tubo principal. A corrosão galvânica ocorre no ponto de contato de diferentes metais, e a corrosão em fendas está relacionada ao ambiente na fenda do metal.

Além disso, há corrosão no ápice da mastoide, canal de gás da placa, niquelagem e outras partes, que requerem medidas correspondentes de prevenção, como controle da qualidade da água do vapor, garantia de que as vias aéreas estejam imersas em solução alcalina e limpeza de impurezas a tempo . Ao mesmo tempo, uma variedade de tecnologias de controle de corrosão devem ser utilizadas em combinação.

3. Placas eletrolisadoras: considerações sobre os principais componentes

A espessura do revestimento de níquel na placa da célula eletrolítica deve estar de acordo com os padrões nacionais relevantes, que estão relacionados à resistência à corrosão e à condutividade da placa, afetando assim o desempenho e a vida útil da célula eletrolítica. O teste de névoa salina é crucial para a placa, que pode detectar antecipadamente possíveis problemas de corrosão, garantir sua adaptabilidade e durabilidade em diferentes ambientes, especialmente ambientes com alta névoa salina, atender aos requisitos da indústria para confiabilidade do equipamento e se adaptar às necessidades de projeto de novos eletrolíticos. células.

4. Prevenção da corrosão em células eletrolíticas alcalinas

Embora os eletrolisadores alcalinos sejam avançados em tecnologia e possuam materiais de eletrodo de baixo custo, eles apresentam um problema proeminente de corrosão. A causa da corrosão está relacionada ao ambiente alcalino e ao oxigênio produzido pela eletrólise, e as consequências afetam seriamente a estrutura e o desempenho. As medidas preventivas abrangem a seleção e desenvolvimento de materiais, otimização do projeto do eletrolisador, otimização da lógica de controle, otimização do processo de tratamento de superfície e correspondência de componentes principais e manutenção regular. O problema da corrosão da eletrólise da água equipamento de produção de hidrogênio é complexo, mas ao compreender profundamente o mecanismo de corrosão e tomar medidas de proteção eficazes, desde a seleção do material, otimização do processo até a manutenção diária, um sistema de proteção abrangente e multinível pode ser construído para garantir a operação estável do equipamento e promover a eletrólise da água indústria de produção de hidrogénio para um caminho de desenvolvimento mais eficiente, seguro e sustentável.