电解槽
电解槽的电力负荷。
类型: AcausalElectricPowerSystems.Sources.Electrolyzer
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说明
电解槽*单元表示与电解槽相关的电力负荷。电解槽由阳极和阴极组成，阳极和阴极之间由电解液隔开。该单元根据所提供的电能和水箱中的水温计算所产生的氢气量。
在聚合物电解质膜（PEM）电解槽中，这些化学反应决定了阳极和阴极的转换：
电解槽由多个串联的独立电解槽组成。使用 Assumption pH 参数来模拟 pH 与常数 pH 的关系。
公式
电解槽*程序块使用以下公式计算电功率：
其中 是电压， 是总电阻。总电阻 定义如下
其中
-
- 是外部电阻；
-
- 该值是根据孔的横截面积 ( ) 、阳极和阴极之间的距离 ( ) 以及溶液的电阻率 得出的电阻项。
电负荷中储存的摩尔能量提供了水的电解过程，可根据该公式计算得出：
电解槽只需要极少的能量就能进行电解：
其中
-
- 水的焓
-
- 反应的熵
-
- 水温；
-
- 参考温度。
如果电能不足以解离水，电解槽就不会产生氢气。因此，*电解器*模块会计算电子的摩尔速度 和氢的摩尔速度 ：
其中
-
- 阿伏加德罗常数；
-
- 电子能量
-
- 电池数量；
-
- 与温度有关的电解效率。
流经电解槽的电流计算公式为
其中 是法拉第常数。
电解器*程序块利用这些公式计算消耗的水和产生的氢的质量分数：
其中 是水的摩尔质量， 是氢的摩尔质量。
为了计算水箱中水的_pH_，该装置使用了
其中
-
捕获漂浮在溶液中的水电子 ( )； -
- 水的摩尔数；
-
- 体积；
-
- 水箱中水的密度。
随着时间的推移，电解槽内溶液中残留的质子会自然增加水槽中水的_pH_和导电性。电导率的增加会导致电子逃逸。为防止出现这种现象，有必要净化槽中的水，将其全部取出并注入干净的水。
端口
参数
主要参数
假设 pH - 恒定或动态 pH
常数（默认）` | 动态
指定电解槽中的 pH 是恒定还是动态。
电阻 - 外部电阻
10 欧姆（默认值） | 非负标量
外部电阻值。
横截面传输面积 - 孔的横截面积
0.04 m^2（默认值） | 正标量
垂直于连接阳极和阴极的矢量的横截面积。带正电的离子穿过该区域从阳极移动到阴极，在阴极被还原并形成氢气。
阳极-阴极距离 - 阳极和阴极之间的距离
0.01 米（默认值） | 正标量
浸入电解溶液中的阳极和阴极之间的距离。
电池数 - 电池数
50（默认值） | 正标量
电解槽中电池的数量。
初始 pH - 初始 pH
0（默认值） | `标量
水箱中水的初始 pH 值。
Constant pH - 常量 pH
6（默认值）` | "标量"。
水箱中水的恒定 pH 值。
依赖关系
要启用此参数，请将 假设 pH 参数设置为 "常数"。
*pH矢量，pH_vec*是_pH_矢量
[5,5.5,6,6.5,7]（默认值）` | "正标量字符串向量
是 pH 值的向量。该参数的元素数必须与 * 电阻率矢量 rho_vec* 相同。
依赖关系
要启用此参数，请将 假设 pH 参数设置为 "动态"。
电阻率矢量，rho_vec - 电阻率值矢量
[.2、.75、2.5、8、18.2] MOhm*cm（默认）` | 标量向量。
电阻值向量。该参数的元素数必须与参数值矢量 pH 矢量 pH_vec 相同。
依赖关系
要启用此参数，请将 Assumption pH 参数设置为 "动态"。
效率温度向量，T_vec - 效率温度向量
[273.0, 298.0, 323.0, 348.0, 373.0] K（默认） | `标量矢量
用于确定电解效率的温度向量。该参数的元素数必须与 电解效率向量 efficiency(T) 相同。
电解效率向量 efficiency(T) 是电解效率向量
ones(5)(default)` | "标量向量"。
电解效率向量。该参数的元素数必须与参数 效率温度向量 T_vec 相同。