التحليل الكهربائي للماء اختبار مقاعد البدلاء هو نوع من المعدات التجريبية الخاصة المستخدمة في البحث ، والتحقق ، وتحسين عملية التحليل الكهربائي للماء ( بما في ذلك المياه القلوية التحليل الكهربائي ، غشاء تبادل البروتون التحليل الكهربائي للماء ، وما إلى ذلك ) . وفيما يلي عرض مفصل من ثلاثة جوانب هي : المبادئ الأساسية ، مكونات النظام الرئيسية ، وتدفق العمل .
رد فعل الكهروكيميائية الماء كهربائيا
جوهر التحليل الكهربائي للماء هو أن جزيئات الماء ( ح ₂ س ) في القطب السالب و القطب الموجب من الخلية الإلكتروليتية ، على التوالي ، والحد من أكسدة تحت قيادة خارجية العاصمة امدادات الطاقة .
رد فعل الكاثودية ( رد فعل الحد ) : جزيئات الماء الحصول على الالكترونات ، وتوليد الهيدروجين وايونات الهيدروكسيل ( حالة قلوية ) أو أيونات الهيدروجين ( حالة الحمضية / بروتون تبادل غشاء ) .
الشرط الأساسي : 2H ₂ س + 2E ⁻ → ح ₂ الأسهم + 2OH ⁻
غشاء تبادل البروتون ( بيم ) الشرط : 2H ⁺ + 2E ⁻ → ح ₂ ⁺ أنتج من التحلل المائي من الأنود ، هاجر إلى الكاثود من خلال غشاء تبادل البروتون
رد فعل انوديك ( أكسدة ) : جزيئات الماء تفقد الالكترونات و توليد الأكسجين و أيونات الهيدروجين ( أو تتفاعل مع أوه⁻لتوليد الماء ) .
الشرط الأساسي : 4oh ⁻ - 4E ⁻ → س ₂ + 2H ₂ س
بيم شرط : 2H ₂ o-4e ⁻ → o ₂ الأسهم + 4H ⁺
رد الفعل أعلاه يحتاج إلى التغلب على حاجز التحلل من جزيئات الماء ، لذلك يجب أن توفر ما يكفي من الجهد الكهربائي ( نظرية التحلل الجهد 1.23v ، الجهد التشغيل عادة 1.5-2.5v بسبب الاستقطاب ، المقاومة ، وما إلى ذلك ) ، وفي الوقت نفسه ، من خلال المواد الكهربائي ( على سبيل المثال ، البلاتين ، النيكل ، الأنود أكسيد الروثينيوم إيريديوم ، الخ . )
هيكل وظيفة من وظائف النظم الرئيسية
الماء الكهربائي اختبار مقاعد البدلاء ليس جهاز واحد ، ولكن يتكون من خلية التحليل الكهربائي وحدة ، وحدة إمدادات الطاقة ، السائل وحدة التحكم ، وحدة رصد المعلمة و نظام المساعدة .
1 . خلية التحليل الكهربائي وحدة ( الأساسية رد فعل السفينة )
الخلايا الإلكتروليتية هي جوهر رد الفعل ، وهيكلها مصممة وفقا لمتطلبات الاختبار ( على سبيل المثال ، القلوية ، بيم ، الصلبة أكسيد الماء الكهربائي ، الخ . )
الكاثود / الأنود : استخدام المواد المستهدفة التجريبية ( على سبيل المثال ، حافزا جديدا المغلفة الكهربائي ) لتوفير رد فعل الموقع .
غشاء / المنحل بالكهرباء : فصل الغازات الكاثود والانود ( منع الانفجار من خليط من h ₂ و o ₂ ) وإجراء الأيونات في وقت واحد ( على سبيل المثال ، الاسبستوس غشاء الخلية القلوية إجراء أوه⁻ ، غشاء تبادل البروتون بيم الخلية إجراء h⁺ ) ؛
قناة تدفق : تصميم مدخل المياه ، وإنتاج الهيدروجين والأكسجين قناة مستقلة لضمان توزيع موحد من السوائل .
2 - وحدة تزويد الطاقة ( مصدر الطاقة الذي يدفع رد الفعل )
عادة عالية الدقة العاصمة امدادات الطاقة ، ويمكن تحقيق " الجهد المستمر " و " التيار المستمر " وضعين من الانتاج :
وضع الجهد المستمر : ثابت الجهد الكهربائي ، ورصد التغيرات الحالية ( تعكس معدل التفاعل الكهربائي النشاط ) ؛
الوضع الحالي المستمر : ثابت كهربائيا الحالية ، ورصد التغيرات في الجهد ( يعكس نظام المقاومة والاستقطاب درجة ) .
بعض من نهاية عالية اختبار مقاعد البدلاء أيضا دعم " خطي اكتساح voltammetry " و " chronoamperometry الحالية / المحتملة " وغيرها من طرق الاختبار الكهروكيميائية ، وتستخدم لتحليل الخصائص الحركية الكهربائي .
3 . السائل وحدة التحكم ( ضمان استقرار العرض )
تكون مسؤولة عن توفير مستقرة ديونيزيد المياه ( حل المنحل بالكهرباء ) في الخلايا الإلكتروليتية ، ومراقبة تدفق المعلمات :
مدخل المياه : نظام نقل المياه المتأينة بواسطة مضخة تمعجية أو مضخة الغطاس ( نقاء أكثر من 18 م Ω · سم ، وتجنب الشوائب التي تؤثر على الأداء الكهربائي ) ، معدل التدفق يمكن تعديلها بدقة ( عادة 0.1 ~ 10 مل / دقيقة ) ؛
نظام العادم وفصل : خليط الغاز السائل الناتجة عن التحليل الكهربائي مفصولة الغاز السائل فاصل الغاز ( ح ₂ ، س ₂ ) يتم تفريغها من خلال خط أنابيب مستقل ، السائل هو ارتداد أو إعادة تدويرها .
التحكم في درجة الحرارة : التحكم في درجة حرارة التفاعل في مجموعة ( على سبيل المثال ، 25-80 ℃ ) عن طريق تسخين سترة ، درجة حرارة ثابتة تعميم حمام الماء التفاف الخلايا الإلكتروليتية .
4 . معلمة وحدة الرصد ( الأساسية لتقييم الأداء )
في الوقت الحقيقي جمع البارامترات الرئيسية في عملية التحليل الكهربائي ، وحساب كفاءة التحليل الكهربائي ، واستهلاك الطاقة وغيرها من مؤشرات الأداء .
الكهروكيميائية المعلمات : رصد الجهد الكهربائي ، والحالية ، معاوقة ( EIS ) اختبار من قبل أجهزة الاستشعار الخاصة أو الخارجية محطة كهربائية .
الغاز المعلمات : قياس العائد من ح و س من خلال تدفق الغاز متر ( على سبيل المثال ، مقياس الجريان الشامل ) .
السائل والبيئة المعلمة : رصد درجة الحرارة و الضغط من خلال نظام خلية التحليل الكهربائي استشعار درجة الحرارة ، وأجهزة استشعار الضغط ، ورصد المياه مدخل النقاء من خلال الموصلية متر .
ثالثاً - سير العمل النموذجي
على سبيل المثال ، بيم المياه اختبار التحليل الكهربائي ، معيار تدفق العمل على النحو التالي :
المرحلة التحضيرية : حقن المياه المتأينة في خزان المياه ، والتحقق من خلية التحليل الكهربائي الختم ، حالة الاتصال الكهربائي ، وتحديد درجة الحرارة المستهدفة ، تدفق المياه ؛
بدء التشغيل والاستقرار : فتح نظام ترموستاتي ، بعد درجة حرارة الخلية تصل إلى المعايير ، بدءا من مضخة تغذية المياه إلى الخلايا الإلكتروليتية . بدوره على العاصمة امدادات الطاقة ، سخن النظام مع انخفاض التيار الكهربائي / الجهد لمدة 5 ~ 10 دقائق ، وإزالة فقاعات الهواء في القناة .
التحليل الكهربائي والرصد : التبديل إلى الهدف وضع التشغيل ( على سبيل المثال ، ثابت الحالية ) ، في الوقت الحقيقي تسجيل الجهد ، الغاز العائد ، درجة الحرارة وغيرها من المعالم . إذا كان الأداء الكهربائي يحتاج إلى دراسة ، يمكن أن تبدأ محطة كهربائية لإجراء مسح خطي أو مقاومة الاختبار .
معالجة البيانات : حساب المؤشرات الأساسية ، مثل " كفاءة التحليل الكهربائي " ( نسبة إنتاج الهيدروجين الفعلية والنظرية إنتاج الهيدروجين ) ، و " استهلاك الطاقة المحددة " ( استهلاك الطاقة الكهربائية في وحدة إنتاج حجم h ₂ ، كيلوواط / متر مكعب ) ؛
إيقاف المرحلة : أولا ، خفض انتاج الطاقة إلى الصفر ، إيقاف إمدادات الطاقة ؛ وقف ضخ المياه ، واستنزاف المياه المتبقية في الخلايا الإلكتروليتية ، واستخدام النيتروجين أو الهواء الجاف في مهب من خلال تدفق المرور لمنع القطب من الحصول على الرطب أو الحجاب الحاجز الشيخوخة .