[发明专利]一种相变蓄热设备的电子阳极保护防腐蚀装置和方法

说明书

本发明涉及一种相变蓄热设备的电子阳极保护防腐蚀装置和方法，所述相变蓄热设备包括金属胆和置于金属胆中的换热金属盘管，所述金属胆内还盛放有作为蓄热介质的水合盐类相变材料，所述的防腐蚀装置包括直流电源、辅助阳极与参比电极，其中，所述直流电源的负极通过导线连接所述金属胆和换热金属盘管，所述辅助阳极插入水合盐类相变材料中，并与金属胆和换热金属盘管电绝缘隔离。与现有技术相比，本发明实现了在高温强碱性溶液中同时保护不锈钢和铜金属等蓄热设备金属件，显著减小其电化学腐蚀速率，显著延长相变蓄热设备的使用年限，提高经济效益等。

技术领域

本发明涉及相变蓄热设备防腐蚀处理，尤其是涉及一种相变蓄热设备的电子阳极保护防腐蚀装置和方法。

背景技术

在相变储能设备领域，当设备在进行相变储能时，其采用的如水合盐类相变储能材料会形成高温液态电解液，进而对金属封装壳体产生明显的电化学腐蚀并最终导致材料泄露，造成不可挽回的经济损失。传统的防腐蚀手段为涂层、电镀等，但对施工工艺要求较高，实际保护效果并不理想。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种相变蓄热设备的电子阳极保护防腐蚀装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种相变蓄热设备的电子阳极保护防腐蚀装置，相变蓄热设备包括金属胆和置于金属胆中的换热金属盘管，所述金属胆内还盛放有作为蓄热介质的水合盐类相变材料，所述的防腐蚀装置包括直流电源、辅助阳极与参比电极，其中，所述直流电源的负极通过导线连接所述金属胆和换热金属盘管，正极连接所述辅助阳极，该辅助阳极还插入水合盐类相变材料中，并与金属胆和换热金属盘管电绝缘隔离，所述参比电极插入蓄热介质内部，并在测量时连接外部电位测试设备的正极或负极。

优选的，所述的水合盐类相变材料为氢氧化锂、一水氢氧化钠或八水合氢氧化钡等中的一种或几种的组合。更优选的，水合盐类相变材料为八水合氢氧化钡，其储能密度高、相变温度适中、循环寿命长等。

优选的，所述的金属胆采用不锈钢制成，所述不锈钢选自不锈钢201、不锈钢304或不锈钢316的一种或几种的组合；优选的，所述的换热金属盘管为铜盘管或铜合金盘管。

更优选的，由于铜与不锈钢自腐蚀电位不同，前者较后者高约300mV，因而它们的保护电流密度会有所不同。理论上，要使不锈钢和铜在八水合氢氧化钡高温(90℃)溶液里免受电化学腐蚀，分别需要的保护电流密度为51mA/m²和38mA/m²。对于不锈钢与铜被保护面积比不同的情形，可以参考不锈钢的保护电流密度以实现同时保护铜的目的。不锈钢与铜被保护面积比越大，所需输出保护电流越大。如当金属胆与换热金属盘管的被保护面积比为9：10时，直流电源输出的保护电流密度为46mA/m²，此时，既能使不锈钢和铜的腐蚀速率减小至10^-3mm/a，比未施加电子阳极保护的自然腐蚀速率下降一个数量级，且一个采暖季耗电量仅为5kWh。当金属胆与换热金属盘管的被保护面积比为4:3时，直流电源输出的保护电流密度为54mA/m²。此外，本发明对不锈钢焊缝腐蚀也能起到明显的保护，施加阴极保护的不锈钢焊缝的腐蚀速率较自然腐蚀速率减小5倍以上。而对于60％浓度的烧碱溶液，要在100℃高温下保护钢制储罐免受电化学腐蚀所需的电流密度为5A/m²，远远大于本发明所述电流密度。

另外，对于本发明的电子阳极保护技术，在相变蓄热材料放热结晶或吸热熔化过程，相应的相变材料的电导率会减小或增加，根据关系式：电流∝电压×电导率，在电压恒定下，输出电流能根据材料电导率的变化进行自调节，为被保护金属提供合适保护电流。

优选的，所述的直流电源的纹波系数小于5％，其为恒电位仪、恒电流仪、直流恒流电源、直流恒压电源、LED照明用直流电源或电源适配器等中的一种或几种的组合。