[发明专利]一种碱液电解制氢动态模型及应用

权利要求书

1.一种碱液电解制氢动态模型，其特征在于，所述碱液电解制氢动态模型用于描述碱液电解制氢动态特性，具体包括：电解室两极板之间存在电容效应导致的双电荷层电容C_d，电容与溶液交界面存在的跨界面电阻R_s，电解质溶液中存在的溶液电阻R_p，电解质溶液中OH^-离子运动的惯性效应导致的电感L_p。其中，每个电解室中的双电荷层电容C_d与跨界面电阻R_s分别并联后与溶液电阻R_p和电感L_p依次串联。所述电感L_p大小与碱液中碱的质量分数w有关，表示为：

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

2.根据权利要求1所述的一种碱液电解制氢动态模型，其特征在于：所述双电荷层电容C_d大小与极板间距和极板相对面积有关，表示为：

其中，S为两极板的相对面积，d为两极板的间距。

3.根据权利要求1所述的一种碱液电解制氢动态模型，其特征在于，所述溶液电阻R_p大小与溶液温度有关，表示为：

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是碱液的温度。

4.根据权利要求1所述的一种碱液电解制氢动态模型，其特征在于，跨界面电阻R_s表示为：

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

其中，T是碱液的温度。

5.根据权利要求1所述的一种碱液电解制氢动态模型，其特征在于，当每个电解室具有相同两极板的相对面积，d为两极板的间距时，多个电解室中的双电荷层电容与跨界面电阻通过如下公式等效为一个双电荷层电容C_d(eq)与跨界面电阻R_s(eq)：

R_s(eq)＝n·R_s1

其中n为电解室个数，C_d1＝C_d2＝…C_dn,R_s1＝R_s2＝…R_sn分别为每个电解室的双电荷层电容与跨界面电阻。

6.一种权利要求1所述的一种碱液电解制氢动态模型在模拟计算碱液电解制氢体积中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，具体为：

在所述碱液电解制氢动态模型两端施加脉冲电压，模拟计算获得所述模型流经每个电解室的总电流，根据电流大小计算氢气体积，表示为：

其中V是在t时间内产生氢气的体积，I是流经每个电解室的总电流，F为法拉第恒量，数值为F＝9.65×10000C/mol，V_m是气体摩尔体积，数值为V_m＝22.4L/mol。