Analyse und Gegenmaßnahmen von Korrosionsproblemen von Geräten zur Herstellung von Wasserstoff durch alkalische Wasserelektrolyse

1. Nachteilige Auswirkungen von Korrosion auf Anlagen zur Wasserelektrolyse-Wasserstoffproduktion

Der Wasserelektrolyse-Wasserstoffproduktionssystem Dabei handelt es sich um Wasserstoff, Sauerstoff, Kaliumhydroxidlösung (oder Natriumhydroxidlösung) und andere Materialmedien sowie um verschiedene Arten von Korrosion, wie z. B. chemische Korrosion, elektrochemische Korrosion, Wasserstoffversprödung, Alkaliversprödung usw. Wenn das Korrosionsproblem nicht ordnungsgemäß behandelt wird, kann es dazu kommen führt zu häufiger Wartung und Austausch von Teilen, stört den Produktionsplan der Fabrik, verursacht wirtschaftliche Verluste und kann auch zu Materiallecks führen, die Umwelt verschmutzen und die persönliche Sicherheit gefährden.

1) Leistungseinbußen: Korrosion kann zu einer Verringerung der Elektrodenoberflächenaktivität führen, wodurch die Effizienz der Wasserstoff- und Sauerstofferzeugung verringert wird und dadurch die Gesamtleistung des Elektrolyseurs verringert wird.

2) Elektrodenverschleiß: Im Laufe der Zeit führt Korrosion dazu, dass sich das Elektrodenmaterial abnutzt, wodurch seine mechanische Festigkeit und Leitfähigkeit beeinträchtigt wird und möglicherweise ein Austausch der Elektrode erforderlich wird.

3) Ungleichmäßige Gaserzeugung: Eine durch Korrosion verursachte unebene Elektrodenoberfläche kann zu einer ungleichmäßigen Blasenbildung führen, was wiederum die Gastrennung und die Sammeleffizienz beeinträchtigt.

4) Erhöhtes Ausfallrisiko: Starke Korrosion kann zu Rissen oder zum Versagen der Elektroden führen, was das Risiko eines Ausfalls des gesamten Elektrolyseursystems erhöht.

5) Erhöhte Wartungskosten: Korrosionsbedingter Leistungsabfall und die Notwendigkeit eines Elektrodenaustauschs erhöhen die Wartungs- und Betriebskosten.

2. Korrosionsarten und Gegenmaßnahmen

1) Wasserstoffversprödung: ein verstecktes Risiko Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, bei dem sich die mechanischen Eigenschaften von Metallen durch Wasserstoff verschlechtern. Es wird in umweltbedingte (externe) Wasserstoffversprödung, interne Wasserstoffversprödung und reaktive Wasserstoffversprödung unterteilt. Bei den Stahlmaterialien nimmt die Wasserstoffversprödung von Kohlenstoffstahl mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt zu. Auch bei Edelstahl besteht die Gefahr der Wasserstoffversprödung. Austenitischer Edelstahl weist eine relativ gute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung auf. Faktoren wie Umgebungstemperatur, Wasserstoffdruck, Umformgeschwindigkeit und Verarbeitungstechnologie beeinflussen das Auftreten einer Wasserstoffversprödung. Um eine Wasserstoffversprödung zu verhindern, können wir mit der Reduzierung der Wasserstoffauflösung, der Reduzierung der Wasserstoffkonzentration, der Hemmung der Wasserstoffdiffusion, der Oberflächenbehandlung, Legierung und Wärmebehandlung, der Reduzierung der Spannungskonzentration usw. beginnen. Bei der Auswahl der Materialien für das Wasserstoffproduktionssystem müssen wir auch sorgfältig berücksichtigen Kompatibilität von Rohrleitungs- und Ventilmaterialien mit Wasserstoff.

2) Alkaliversprödung: eine nicht zu unterschätzende Gefahr. Unter Alkaliversprödung, auch Spannungsrisskorrosion genannt, versteht man die Sprödrissigkeit von Metallen unter bestimmten korrosiven Medien und Zugspannungen. Kohlenstoffstahl neigt in einer NaOH-Lösung mit hoher Konzentration und bei einer bestimmten Temperatur zur Alkaliversprödung. Auch bei austenitischem Chrom-Nickel-Edelstahl besteht die Gefahr einer Alkaliversprödung. Der Alkaliversprödungsbereich von Nickel und Nickelbasislegierungen ist relativ eng. Schematische Darstellung der Spannungskorrosion. Tianji Hydrogen Energy wählt Materialien für alkalische Flüssigmedien aus. Kohlenstoffstahl wird üblicherweise zum Vernickeln von Elektrolysezellenplatten verwendet. Bei der Auswahl des Pipeline-Materials müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Auch die Auswahl der Elektroden ist besonders, beispielsweise die häufige Verwendung von vernickeltem Weicheisen als Anode.

3) Elektrochemische Korrosion: ein vielschichtiger „Feind“ Elektrochemische Korrosion umfasst Streustromkorrosion, galvanische Korrosion, Spaltkorrosion usw. Streustromkorrosion entsteht durch Stromlecks bei der elektrolytischen Reaktion, die zur Korrosion des Anodenmetalls führt. Es existiert an vielen Orten, und zu den Schutzmaßnahmen gehören die Sicherstellung der Isolierung des Geräteschlitzes, das Anbringen von Opferelektroden und die Erdung des Hauptrohrs. Galvanische Korrosion tritt an der Kontaktstelle verschiedener Metalle auf, und Spaltkorrosion hängt mit der Umgebung im Metallspalt zusammen.

Darüber hinaus kommt es zu Korrosion an der Mastoidspitze, dem Plattengaskanal, der Vernickelung und anderen Teilen, die entsprechende Maßnahmen zur Vorbeugung erfordern, wie z. B. die Kontrolle der Dampfwasserqualität, die Sicherstellung, dass die Atemwege in alkalische Lösung eingetaucht sind, und die rechtzeitige Reinigung von Verunreinigungen . Gleichzeitig sollten verschiedene Korrosionsschutztechnologien kombiniert eingesetzt werden.

3.Elektrolyseurplatten: Überlegungen zu den wichtigsten Komponenten

Die Dicke der Nickelbeschichtung auf der Platte der Elektrolysezelle sollte den einschlägigen nationalen Normen entsprechen, was mit der Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit der Platte zusammenhängt und somit die Leistung und Lebensdauer der Elektrolysezelle beeinflusst. Salzsprühtests sind für die Platte von entscheidender Bedeutung, da sie potenzielle Korrosionsprobleme im Voraus erkennen, ihre Anpassungsfähigkeit und Haltbarkeit in verschiedenen Umgebungen, insbesondere in Umgebungen mit hohem Salzsprühnebel, sicherstellen, die Anforderungen der Industrie an die Gerätezuverlässigkeit erfüllen und sich an die Designanforderungen neuer Elektrolyte anpassen können Zellen.

4. Korrosionsschutz in alkalischen Elektrolysezellen

Obwohl alkalische Elektrolyseure technologisch ausgereift sind und über kostengünstige Elektrodenmaterialien verfügen, weisen sie ein erhebliches Korrosionsproblem auf. Die Korrosionsursache hängt mit der alkalischen Umgebung und dem durch Elektrolyse erzeugten Sauerstoff zusammen und die Folgen wirken sich erheblich auf die Struktur und Leistung aus. Zu den vorbeugenden Maßnahmen gehören die Materialauswahl und -entwicklung, die Optimierung des Elektrolyseurdesigns, die Optimierung der Steuerungslogik, die Optimierung des Oberflächenbehandlungsprozesses und die Abstimmung der Kernkomponenten sowie die regelmäßige Wartung. Das Korrosionsproblem der Wasserelektrolyse Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion ist komplex, aber durch ein tiefes Verständnis des Korrosionsmechanismus und die Ergreifung wirksamer Schutzmaßnahmen, von der Materialauswahl über die Prozessoptimierung bis hin zur täglichen Wartung, kann ein umfassendes und mehrstufiges Schutzsystem aufgebaut werden, um den stabilen Betrieb der Ausrüstung sicherzustellen und die Wasserelektrolyse zu fördern die Wasserstoffproduktionsindustrie auf einen effizienteren, sichereren und nachhaltigeren Entwicklungspfad zu bringen.