电解槽流道设计项目方案

一、设计背景

针对当前电解水制氢耦合有机物氧化（如团队聚焦的KA油氧化制备己二酸方向）的规模化应用瓶颈，传统平板式流道存在反应物分布不均、局部过电位高、压降过大等问题，无法充分适配层状氢氧化物异质结构催化剂的活性位点分布特性，亟需针对性的流道结构优化设计，以提升耦合反应的催化效率与系统稳定性。

二、设计目标

1. 实现电解槽内反应物（水、有机底物、电解质）的均匀分布，消除流场死区，保障阴阳极电流密度均匀性偏差≤5%；
2. 优化流道几何参数（宽度、深度、进出口布局），将体系压降控制在合理范围内，降低系统能耗；
3. 流道结构适配异质结构层状氢氧化物的催化活性层特性，支撑双反应（析氢、有机物氧化）的高效协同进行，为毕业设计实验与后续放大提供硬件支撑。

三、核心方案

采用仿生蜘蛛网状分支流道结构，结合计算流体力学（CFD）模拟对流道的分支角度、宽度梯度进行迭代优化，同时在流道表面设计微凸起结构，强化有机底物与催化活性层的接触效率，减少两相分离问题。流道材质选用改性聚丙烯，兼顾耐腐蚀性与可加工性，适配实验室小试验证与后续中试的打印制备需求。

四、预期成果

完成流道三维结构设计图、CFD流场模拟报告，制备小尺寸流道原型并完成电化学性能验证，相关数据可支撑组会汇报、学术论文写作，为电解水耦合有机氧化体系的规模化应用提供结构设计参考。