[發明專利]一種堿液電解制氫動態模型及應用

在審

• 申請號: 202110851756.7
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113470759A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 程浩然;夏楊紅;韋巍;趙波;周永智
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G06F30/20;C25B1/04;G06F111/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種堿液電解制氫動態模型，其特征在于，所述堿液電解制氫動態模型用于描述堿液電解制氫動態特性，具體包括：電解室兩極板之間存在電容效應導致的雙電荷層電容C_d，電容與溶液交界面存在的跨界面電阻R_s，電解質溶液中存在的溶液電阻R_p，電解質溶液中OH^-離子運動的慣性效應導致的電感L_p。其中，每個電解室中的雙電荷層電容C_d與跨界面電阻R_s分別并聯后與溶液電阻R_p和電感L_p依次串聯。所述電感L_p大小與堿液中堿的質量分數w有關，表示為：

Lp＝-1.371×10^-6×w²+2.3×10^-4×w-1.6×10^-3,0＜w＜90％。

2.根據權利要求1所述的一種堿液電解制氫動態模型，其特征在于：所述雙電荷層電容C_d大小與極板間距和極板相對面積有關，表示為：

其中，S為兩極板的相對面積，d為兩極板的間距。

3.根據權利要求1所述的一種堿液電解制氫動態模型，其特征在于，所述溶液電阻R_p大小與溶液溫度有關，表示為：

R_p＝-1.75×10^-6×T³+2.93×10^-4×T²-1.66×10^-2×T+0.4174,10≤T≤70℃。

其中，T是堿液的溫度。

4.根據權利要求1所述的一種堿液電解制氫動態模型，其特征在于，跨界面電阻R_s表示為：

R_s＝-6.93×10^-6×T²+2.378×10^-3×T+0.128,10≤T≤70℃

其中，T是堿液的溫度。

5.根據權利要求1所述的一種堿液電解制氫動態模型，其特征在于，當每個電解室具有相同兩極板的相對面積，d為兩極板的間距時，多個電解室中的雙電荷層電容與跨界面電阻通過如下公式等效為一個雙電荷層電容C_d(eq)與跨界面電阻R_s(eq)：

R_s(eq)＝n·R_s1

其中n為電解室個數，C_d1＝C_d2＝…C_dn,R_s1＝R_s2＝…R_sn分別為每個電解室的雙電荷層電容與跨界面電阻。

6.一種權利要求1所述的一種堿液電解制氫動態模型在模擬計算堿液電解制氫體積中的應用。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，具體為：

在所述堿液電解制氫動態模型兩端施加脈沖電壓，模擬計算獲得所述模型流經每個電解室的總電流，根據電流大小計算氫氣體積，表示為：

其中V是在t時間內產生氫氣的體積，I是流經每個電解室的總電流，F為法拉第恒量，數值為F＝9.65×10000C/mol，V_m是氣體摩爾體積，數值為V_m＝22.4L/mol。