Analyse et contre-mesures des problèmes de corrosion des équipements de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau alcaline

1. Effets néfastes de la corrosion sur les équipements de production d’hydrogène par électrolyse de l’eau

Le système de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau implique de l'hydrogène, de l'oxygène, une solution d'hydroxyde de potassium (ou d'hydroxyde de sodium) et d'autres milieux matériels, ainsi que divers types de corrosion, tels que la corrosion chimique, la corrosion électrochimique, la fragilisation par l'hydrogène, la fragilisation par les alcalis, etc. Si le problème de corrosion n'est pas traité correctement, il entraînera un entretien et un remplacement fréquents des pièces, perturbera le calendrier de production de l'usine, entraînera des pertes économiques et pourra également provoquer des fuites de matériaux, polluer l'environnement et mettre en danger la sécurité des personnes.

1) Dégradation des performances : la corrosion peut entraîner une diminution de l'activité de surface de l'électrode, réduisant ainsi l'efficacité de la génération d'hydrogène et d'oxygène, réduisant ainsi les performances globales de l'électrolyseur.

2) Usure de l'électrode : Au fil du temps, la corrosion entraîne l'usure du matériau de l'électrode, affectant sa résistance mécanique et sa conductivité, et pouvant éventuellement nécessiter le remplacement de l'électrode.

3) Génération de gaz inégale : Une surface d'électrode inégale causée par la corrosion peut entraîner une génération inégale de bulles, ce qui à son tour affecte l'efficacité de la séparation et de la collecte des gaz.

4) Risque accru de défaillance : une corrosion sévère peut provoquer des fissures ou une défaillance des électrodes, augmentant ainsi le risque de défaillance de l'ensemble du système électrolyseur.

5) Coûts de maintenance accrus : la dégradation des performances induite par la corrosion et la nécessité de remplacer les électrodes augmentent les coûts de maintenance et d'exploitation.

2. Types de corrosion et contre-mesures

1) Fragilisation par l'hydrogène : un risque caché La fragilisation par l'hydrogène est un phénomène dans lequel les propriétés mécaniques des métaux diminuent à cause de l'hydrogène. Il est divisé en fragilisation environnementale (externe) par l’hydrogène, fragilisation interne par l’hydrogène et fragilisation par l’hydrogène réactif. Parmi les matériaux en acier, la fragilisation par l'hydrogène de l'acier au carbone augmente avec l'augmentation de la teneur en carbone. L’acier inoxydable est également confronté au risque de fragilisation par l’hydrogène. L'acier inoxydable austénitique présente une relativement bonne résistance à la fragilisation par l'hydrogène. Des facteurs tels que la température ambiante, la pression de l'hydrogène, la vitesse de déformation et la technologie de traitement affectent l'apparition de la fragilisation par l'hydrogène. Pour éviter la fragilisation par l'hydrogène, nous pouvons commencer par réduire la dissolution de l'hydrogène, réduire la concentration en hydrogène, inhiber la diffusion de l'hydrogène, traiter les surfaces, les alliages et le traitement thermique, réduire la concentration des contraintes, etc. Lors de la sélection des matériaux pour le système de production d'hydrogène, nous devons également considérer attentivement les compatibilité des matériaux des canalisations et des vannes avec l'hydrogène.

2) Fragilisation alcaline : une menace à ne pas sous-estimer. La fragilisation alcaline, également connue sous le nom de fissuration par corrosion sous contrainte, est la fissuration fragile des métaux sous des milieux corrosifs spécifiques et des contraintes de traction. L'acier au carbone est sujet à la fragilisation par les alcalis dans une concentration élevée de solution de NaOH et à une certaine température. L'acier inoxydable austénitique au chrome-nickel présente également un risque de fragilisation par les alcalis. La plage de fragilisation alcaline du nickel et des alliages à base de nickel est relativement étroite. Diagramme schématique de la corrosion sous contrainte. Tianji Hydrogen Energy sélectionne des matériaux pour les milieux liquides alcalins. L'acier au carbone est couramment utilisé pour le nickelage des plaques de cellules électrolytiques. La sélection du matériau du pipeline doit prendre en compte plusieurs facteurs. Le choix des électrodes est également particulier, comme l'utilisation courante de fer doux nickelé comme anode.

3) Corrosion électrochimique : un « ennemi » aux multiples facettes La corrosion électrochimique comprend la corrosion par courants vagabonds, la corrosion galvanique, la corrosion caverneuse, etc. La corrosion par courants vagabonds provient de la fuite de courant dans la réaction électrolytique, qui va conduire à la corrosion du métal anodique. Il existe à de nombreux endroits et les mesures de protection consistent notamment à assurer l'isolation de l'emplacement de l'unité, à ajouter des électrodes sacrificielles et à mettre à la terre le tuyau principal. La corrosion galvanique se produit au point de contact de différents métaux et la corrosion caverneuse est liée à l'environnement dans la crevasse métallique.

De plus, il existe une corrosion au sommet de la mastoïde, au canal de gaz de la plaque, au nickelage et à d'autres pièces, qui nécessitent des mesures correspondantes pour éviter, telles que le contrôle de la qualité de l'eau de vapeur, la garantie que les voies respiratoires sont immergées dans une solution alcaline et le nettoyage des impuretés à temps. . Dans le même temps, diverses technologies de contrôle de la corrosion doivent être utilisées en combinaison.

3.Plaques électrolyseurs : considérations sur les composants clés

L'épaisseur du nickelage sur la plaque de la cellule électrolytique doit être conforme aux normes nationales en vigueur, liées à la résistance à la corrosion et à la conductivité de la plaque, et affecte ainsi les performances et la durée de vie de la cellule électrolytique. Les tests au brouillard salin sont cruciaux pour la plaque, car ils peuvent détecter à l'avance les problèmes potentiels de corrosion, garantir son adaptabilité et sa durabilité dans différents environnements, en particulier les environnements à brouillard salin élevé, répondre aux exigences de l'industrie en matière de fiabilité des équipements et s'adapter aux besoins de conception des nouveaux produits électrolytiques. cellules.

4. Prévention de la corrosion dans les cellules électrolytiques alcalines

Bien que les électrolyseurs alcalins soient technologiquement matures et disposent de matériaux d’électrode peu coûteux, ils présentent un problème de corrosion important. La cause de la corrosion est liée à l'environnement alcalin et à l'oxygène produit par électrolyse, et les conséquences affectent sérieusement la structure et les performances. Les mesures préventives couvrent la sélection et le développement des matériaux, l'optimisation de la conception de l'électrolyseur, l'optimisation de la logique de contrôle, l'optimisation du processus de traitement de surface et l'adaptation des composants de base, ainsi que la maintenance régulière. Le problème de corrosion de l’électrolyse de l’eau équipement de production d'hydrogène est complexe, mais en comprenant profondément le mécanisme de corrosion et en prenant des mesures de protection efficaces, depuis la sélection des matériaux, l'optimisation du processus jusqu'à la maintenance quotidienne, un système de protection complet et à plusieurs niveaux peut être construit pour assurer le fonctionnement stable de l'équipement et favoriser l'électrolyse de l'eau. l’industrie de production d’hydrogène vers une voie de développement plus efficace, plus sûre et plus durable.