电流效率指的是实际产生的氢气量与理论上通过相同电量应产生氢气量的比值。在制氢电解槽中，电流是驱动水电解反应产生氢气的动力，因此，较高的电流效率意味着在给定的电流和时间条件下，能够更接近理论预期地产生更多氢气。
但在实际应用中，电流效率受到多种因素影响，杂散电流、旁路电流是其中之一，本文特地来进行梳理。
一、杂散电流、旁路电流的定义
杂散电流：指在电气系统中，电流偏离了原本设定的正常传导路径，在周围环境中意外流动的电流 。就好比一条规划好路线的河流，部分水流却溢出到了原本不该流经的区域。
在制氢电解槽情境下，正常电流应在电解槽的电极与电解液构成的回路中流动，若有电流通过碱液、管道等非预期路径传导，这就是杂散电流，也称：漏电流、串电流、弥散电流。
杂散电流会带来腐蚀、浪费电能、降低电解效率等危害，腐蚀会加速设备的老化，缩短其使用寿命，甚至可能导致设备失效或泄漏，对生产安全构成威胁。
电解槽多个小室电子流/离子流示意图，天际氢能
旁路电流：是指在特定的电路系统中，电流在系统内部形成了一条并非设计主路径的 “旁通” 路径，从而有一部分电流从此路径分流，也称寄生电流、分流电流。
以制氢电解槽为例，旁路电流是在电解槽组内部，通过共用歧管系统等形成的与主电解回路并联的电流路径，导致部分电流未完全参与正常的电解反应。
旁路电流对于电解水反应没有任何好处，通常是在碱液歧管中以热的形式损失掉了，从而降低电解槽的电流和整体效率。
二、杂散电流、旁路电流的产生原因
杂散电流：通常由绝缘损坏、接地不良引起。比如电解槽与外部连接的电线绝缘外皮破损，电流就可能通过破损处泄漏到周边设备；电解槽接地电阻过大或接地线路断裂，电流无法顺利通过接地返回电源，就可能通过其他非预期导体流动。常发生在碱液进口、气液出口、氢气出口、电解槽支脚和铜排支柱等部位。
旁路电流：高浓度 KOH 电解液（约 37 wt.%）在歧管系统上形成迁移场，其中正离子将向负极迁移，负离子将向正极迁移，从而产生旁路电流。常发生在歧管系统。
旁路电流示意图
三、杂散电流、旁路电流的优化办法
杂散电流优化办法：
- 提高对绝缘体的绝缘度的要求是解决漏电的关键。该绝缘的地方要做好绝缘。
- 在电解槽的阴极液、阳极液出电解槽前设置接地电极,把微量的泄漏电流进行排流,使泄漏电流不进入阳、阴极系统。不产生杂散电流腐蚀。
- 在阴、阳极液进出单元槽时采用小截面,有一定长度的聚四氟乙烯代替碳钢材质以提高电解质的电阻，有助于降低泄漏电流。
- 断电器是一种治本措施，即尽量减少漏电，有利于减轻杂散电流的腐蚀，故安装断电器是非常有效的措施。
- 接地排流是一种简单而有效防止杂散电流腐蚀的措施，已经广泛应用。
旁路电流优化办法：
- 减少碱性电解槽的小室数量；
- 使用长且细的进口歧管去增加传输阻力（比如借鉴传统氯碱槽的方形电解槽，有数据表明，传统的内歧管设计的通道长度约30mm，但是外歧管设计中的通道长度可达1m，两者的电流效率分别是＜90％和＞98％）；
- 增加出口歧管中的气体去增加传输阻力；
- 其他技术，如利用旋转阀、花洒、堰和溢流，基本上可以中断电解液从一个小室流向另一个小室。但是这些措施也可能增加压力降，增加泵的能耗，同时也增加了腐蚀和入口堵塞的风险。
来源：艾邦氢科技网综合整理
原文始发于微信公众号（艾邦氢科技网）：制氢电解槽杂散电流、旁路电流的产生原因与解决办法
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