碱性电解水制氢装置极板涂层失效分析及修复方法

周纪祥

（山东海氢能源科技有限公司，山东 潍坊 261000）

摘  要：碱性电解水制氢装置极板涂层在长期运行中易出现物理机械失效、电化学失效及热应力与工况失效，严重影响电解效率与装置寿命。在系统分析失效机理的基础上，针对不同失效类型提出了差异化修复方法。实验结果表明，修复后的极板在厚度、致密性、结合强度及耐碱腐蚀性能方面均满足要求。

关键词：碱性电解水；极板涂层；失效机理；修复方法

碱性电解水制氢因工艺成熟、效率较高和环境友好而被广泛应用。然而，电解槽中极板涂层在长期运行过程中易发生失效，导致电解效率下降和装置寿命缩短。因此，系统分析极板涂层失效类型及机理，并针对不同失效模式提出有效的修复方法，具有重要的工程价值和应用意义。

1 碱性电解水制氢装置极板涂层失效分析

碱性电解水制氢装置的极板涂层的失效可分为3类：物理机械失效、电化学失效、热应力与工况失效。

1.1 物理机械失效机理分析

物理机械失效主要表现为涂层的开裂、剥落和粉化，其本质原因在于涂层与基体之间结合力不足，以及外部机械应力在长期运行中不断累积。

（1）在电解槽运行过程中，气泡的持续生成和剥离会对涂层表面造成反复冲击。如果涂层中存在初始微裂纹或孔隙，这些缺陷极易成为应力集中点。当电流密度>0.3A/cm²时，裂纹在循环应力作用下迅速扩展，导致局部脱落。

(2) 在电解槽频繁启停过程中，极板经历冷却与升温的交替，涂层与基体界面承受反复的膨胀收缩。机械疲劳使界面结合力逐步减弱，微裂纹不断累积，最终演化为片状或大面积剥落。若涂层厚度分布不均，应力集中现象更为显著，剥落风险随之增加。

1.2 电化学失效机理分析

电化学失效普遍存在于碱性电解环境中，主要源于强碱性溶液的腐蚀作用及电极反应过程的副效应。

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