Расчетная часть. 2.1. Электротехнический расчет

2.1. Электротехнический расчет.

Напряжение на ячейки

U_яч= Ер+∆Е+∆U_яч+∆Ug

Где Ер- напряжение разложения воды при рабочих условиях; В

∆Ер, ∆Е- поляризация анода и катода,В

∆Uэ, ∆Ug- падение напряжения в электролите и диафрагме

2.1.1 Ер⁰ = =1.23 В

Ер= +Т*

∆S=∆S_Н2О-(Sн₂+1/2So₂)=16.7-(31.2+49.0/2)=-39 кал/моль*град= -163,02 Дж/моль*град.

Тогда: Ер= 1,23- (85-25)=1,182В

Необходимо учесть влияние давления на напряжение разложения

= +0,0001Т*ln В

Где Р₁ и Р₂- рабочее давление водорода и кислорода

Р₂=Р₁=2атм

Тогда: =1.182+0,0001*353*lg2 3/2=1.198 B

2.1.2 Поляризация электродов.

Согласно данным таб.4[6] поляризация при плотности тока 1800 А/м² составляет на железном катоде.

∆Е- = -0.25В

∆Е₊ = 0.41В

2.1.3 Падение напряжения в электролите и диафрагме

∆U= i*ρ*l*1.12= 0.18*0.737*2*1.12=0.3В

Где i- рабочая плотность тока

ρ- удельное сопротивление электролита Ом.см.

l- толщина слоя электролита между анодом и катодом, см.

К- коэффициент учитывающий увеличение сопротивления за счет газонаполнения и диафрагмы К= 3

Для 23%-го раствора NaOH при температуре 80⁰С ρ= 0.95 Ом*см

∆Ug= i*ρ*δ*K = 0.18* 0.737*0.2*3=0.08 В

Слой электролита между анодом и катодом состоит из двух слоев между электродами и диафрагмой (lk и la) если принять, что выносной электрод с обеих сторон и основной электрод работают равномерно (с равной плотностью тока) и что площади их примерно равны, то

Lк= = 0.87см

La= = 0,67см

L=Lk + La=0.87+0.67=1.54см

В виду затруднений оценки пористости диафрагмы и извилистости ее пор вводится коэффициент К учитывающий одновременно увеличение сопротивления за счет газонаполнения и диафрагмы.

Согласно [6] для асбестовых диафрагм и плотности тока i= 1 А/см² К=1.5

Тогда: ∆Uэ+ ∆Ug=0,3+0,08=0,38

2.1.4 Напряжение на электролизере.

Напряжение на ячейке составит Uяч= 1,23+0,25+0,41+0,38=2,27В

Напряжение на электролизере

U=N_яч*U_яч+∆U_копт

Где ∆U_копт- падение напряжения в контактах =5% от U поэтому

U= = =60В

2.1.5 Удельный расход электролизера

W_I= = = = 5,86 квт*ч/м³

Vн₂= g_н2*I*Вт*Nяч=0,418*100*0,98*25=10241л/час

Iраб- рабочий ток электролизера должен быть увеличен на 0,028 А

Iраб=1000+0,028=1000,028 А

Поиск по сайту: