Ефективність воднолужного електролізу в залежності від технологічних парметрів корозійного та анодного розчинення алюмінію

Abstract

В роботі представлені особливості синтезу водню, що виділяється в результаті розчинення сплаву алюмінію АМг. Для більш повного визначення технологічних характеристик синтезу водню були проведені дослідження об’ємів водню, що виділяється в реакторі в результаті розчинення алюмінієвого сплаву АМг. Встановлений механізм розчинення сплаву з урахуванням впливу домішок в сплаві на процес анодного розчинення. Визначені умови прискорення анодного розчинення сплаву АМг в присутності іонів хлору за умов дії «негативного диференц ефекту». Розчинення сплаву АМг в лужно-хлоридному розчині має електрохімічну природу в основі якої реалізується електрохімічний механізм відновлення водню з послідуючим процесом його дифузії в газову фазу. Хлоридні іони прискорюють активне розчинення алюмінію при густинах струму до 5 А/дм2 замість 3 А/дм2 при кімнатних температурах та шорсткості поверхні 3-5 класу (≈5 мкм). Найбільший вплив на швидкість розчинення сплаву має концентрація NaOH, температура розчинення та клас чистоти поверхні. Головним технологічним показником удосконалення електросинтезу водню є використання анодної деполяризації алюмінію, його негативних значень і як наслідок виділення водню на обох електродах. Ефект деполяризації досягається шляхом розчинення сплаву алюмінію замість реакції виділення кисню на аноді. Напруга на електролізері при цьому в 2 рази нижче в порівнянні з промисловим воднолужним електролізом. Це дає можливість економити до 50 % електроенергії. Відсутність виділення кисню робить даний процес більш безпечним.

The paper presents the features of the synthesis of hydrogen released as a result of dissolution of the aluminum alloy AMg. To more fully determine the technological characteristics of hydrogen synthesis, we studied the volumes of hydrogen released in the reactor as a result of dissolution of the aluminum alloy AMg. The mechanism of alloy dissolution is established taking into account the effect of impurities in the alloy on the anodic dissolution process. The conditions for accelerating the anodic dissolution of the AMg alloy in the presence of chlorine ions under the conditions of the ― negative differential effect‖ are determined. The dissolution of the AMg alloy in an alkaline chloride solution has an electrochemical nature, which is based on the electrochemical mechanism of hydrogen reduction with the subsequent process of its diffusion into the gas phase. Chloride ions accelerate the active dissolution of aluminum at current densities of 5 A/dm2 instead of 3 A/dm2 at room temperature and surface roughness of class 3-5 (≈5 μm). The greatest influence on the dissolution rate of the alloy has the concentration of NaOH, the dissolution tempera ture and the surface cleanliness class. The main technological indicator of the improvement of hydrogen electrosynthesis is the use of anodic depolarization of aluminum, its negative values and, as a consequence, the evolution of hydrogen on both electrodes. The depolarization effect is achieved by dissolving the aluminum alloy instead of the oxygen evolution reaction at the anode. The voltage on the cell is 2 times lower compared to industrial alkaline water electrolysis. This makes it possible to save up to 50% of electricity. The absence of oxygen evolution makes this process safer.