卫士电化学设备能耗低的理论分析
来源:卫士循环水处理 | 作者:environment-1225441 | 发布时间: 1221天前 | 1179 次浏览 | 分享到:
电化学技术是循环水处理领域的新兴技术,其中卫士电化学技术走在全国前列。与其他电化学设备相比,卫士电化学设备的电流高而能耗低,这主要得益于其内部结构的精心设计使电压维持在较低水平。下面就对卫士电化学设备电压的情况进行理论分析并据此对一些常见现象做出解释。

       电化学技术是循环水处理领域的新兴技术,其中卫士电化学技术走在全国前列。与其他电化学设备相比,卫士电化学设备的电流高而能耗低,这主要得益于其内部结构的精心设计使电压维持在较低水平。下面就对卫士电化学设备电压的情况进行理论分析并据此对一些常见现象做出解释。
一、 因素分析
       卫士电化学设备的极板为多层平行板,阴阳极间的总电压U总= E电极(可逆)+ E电极(不可逆)+U路端电压下面就各项内容逐一进行分析:1.  可逆电极电势E电极(可逆)可逆电极电势表示电流为0时的电极电势,即刚好发生电化学反应时的理论最低电压。E电极(可逆)=E阳极– E阴极根据能斯特方程,阳极电势
       假定水温为25℃,水面空气中氯气分压为常数,即ln[Cl2]=α’,则上式可化简为:E阳极=1.36+ α’ – 0.02568ln[Cl-]同理,阴极电势E阴极=β’ + 0.02568ln[H+]故,E电极(可逆)=E阳极 – E阴极= α - 0.02568(ln[H+]+ ln[Cl-])其中,α为常数。2.     超电势E电极(不可逆)由于电化学反应的持续进行,必然会在极板附近产生浓差极化;同时在电极上产生电化学极化,极化超电势η根据塔菲尔公式可得η =η阳极+η阴极 =(aCl+ bCl lnj)+(aH+ bH lnj)= a’ + b’ lnj其中a’,b’为与电极材料及溶液状态有关的常数;j表示电流密度。3.     路端电压U阴阳极板间的循环水本身是导体,具有一定的电阻,其阻值满足欧姆定律,即
其中,S表示极板面积,κ表示循环水电导率。综合以上分析,
      上式即为各因素与电解电压间的函数关系,其中,a,b为常数。可见,卫士电化学设备由于阴阳极板间的距离小,使项数值极低;阳极采用了特殊的涂层设计,使超电势减小,即a减小;所以在同样的电流密度条件下,阴阳极板的电压远低于其他电化学设备,从而大大降低了能耗。二、 现象解释根据上式可以解释如下实验现象:1.     水质水样电导率高时,即κ变大时,U总减小;氯离子浓度高时,U总减小;pH变小时,即ln[H+]变大时,U总减小。2.     极板间距其他条件不变,极板间距增大时,即d增大时,U总增大且基本成线性关系但直线不过原点。3.     电流密度其他条件不变,电流增大时,即j增大时,U总增大,但不成线性关系而是成凸函数关系,即电流均匀增大时,电压增大但增速减慢。4.     电极状态    式中a,b是与电极材料、电极表面状态、循环水温度等因素有关的常数,需要实验确定。成垢或刮垢过程相当于改变了电极的表面状态,从而造成电压波动。