[发明专利]一种利用交变磁场提高碱液电解水制氢效率的方法

说明书

本发明为一种利用交变磁场提高碱液电解水制氢效率的方法，属于制氢技术领域，针对的问题，采用一种利用交变磁场提高碱液电解水制氢效率的方法，其包括：根据电极小室的个数确定施加在电解槽上的直流电压；缠绕铜芯线，通过交变脉冲电流在铜芯线围成区域产生交变磁场，加速气泡溢出；通过对流经电解槽电流的采样和计算，建立自寻最优工作点的控制策略，通过调整交变脉冲的频率和幅值，获得获得电解槽电流的最佳值以及交变脉冲电流的最优频率和最优幅值。周期性变化的洛伦兹力使气泡产生水平方向晃动，加快电极表面气泡的脱落，减小电极表面气泡的覆盖率，进而减小欧姆压降、加快传质过程，有效提高碱液电解水制氢效率。

技术领域

本发明属于制氢技术领域，特别涉及一种利用交变磁场提高碱液电解水制氢效率的方法。

背景技术

在电解水制氢的反应中，如何提高制氢的效率是亟需攻克的难点之一。电解水过程中，阴极和阳极之前存在着电势差，在电流相同的前提下，两电极之间的电势差越小，则生成相同质量的氢气所需要的消耗的电能就越小，能耗就越小。在反应时阴阳极之间的电势差由电极过电位、欧姆压降和极化压降三部分组成。当电流密度过大时，电极表面就会覆盖满气泡，这些气泡会影响电解水制氢反应的物质传递过程，并且降低电解液的电导率，使得反应的欧姆压降增加，进而使阴阳极之间的电势差增大，不利于反应的进行，增加电能的消耗。因此，如果能够使电极表面的气泡快速溢出，则可以有效改善制氢效率。

发明内容

针对现有技术制氢效率低的问题，本发明提供一种利用交变磁场提高碱液电解水制氢效率的方法，。

本发明采用技术方案如下：一种利用交变磁场提高碱液电解水制氢效率的方法，包括：

S1，根据电极小室的个数确定施加在电解槽上的直流电压；

S2，在电解槽外侧紧密缠绕铜芯线，通过连接在铜芯线上的交变脉冲电流，在铜芯线围成区域产生交变磁场，以加速气泡溢出；

S3，通过对流经电解槽电流的采样和计算，建立自寻最优工作点的控制策略，通过调整交变脉冲电流的频率和幅值，获得电解槽电流的最佳值以及交变脉冲电流的最优频率和最优幅值。

交变脉冲电流在电极上产生方向周期性变化的洛伦兹力，使气泡产生水平方向的晃动，加快电极表面气泡的脱落，减小电极表面气泡的覆盖率，进而减小欧姆压降，加快传质过程，有效提高碱液电解水制氢效率。

本申请工作原理是：交变磁场周期性变化方向，在电极上会产生周期性变化方向的洛伦兹力，可使电极上电解产生的气泡水平向晃动，加速气泡脱落，减小电极表面气泡的覆盖率，进而提高碱液电解水制氢效率。

进一步地，所述步骤3中，自寻最优工作点的控制策略建立步骤为：

S3.1，搜寻最优频率；

S3.1.1，保持交变脉冲电流幅值不变，当交变脉冲电流频率增加Δf时，

若电解槽电流增大，则增加交变脉冲电流频率Δf；

若电解槽电流减小，则减小交变脉冲电流频率Δf；

S3.1.2，保持交变脉冲电流幅值不变，当交变脉冲电流频率减小Δf时，

若电解槽电流增大，则减小交变脉冲电流频率Δf；

若电解槽电流减小，则增加交变脉冲电流频率Δf；

S3.1.3，遍历交变脉冲电流频率范围，获得电解槽电流变化区间，设定该区间的最大值为电解槽的最佳电流值，此时对应的交变脉冲电流的频率值为交变脉冲电流的最优频率；

S3.2，搜寻最优幅值；

S3.2.1，保持交变脉冲电流的最优频率不变，当交变脉冲电流幅值增加ΔI时，