يعد إنتاج هيدروجين الخلايا القلوية تقنية إنتاج هيدروجين إلكتروليتي ناضجة نسبيًا. تعتبر الخلايا القلوية آمنة وموثوقة، ويبلغ عمرها الافتراضي 15 عامًا، وقد تم استخدامها تجاريًا على نطاق واسع. كفاءة العمل للخلية القلوية عموما 42% ~ 78%. في السنوات القليلة الماضية، حققت الخلايا الإلكتروليتية القلوية تقدمًا في جانبين رئيسيين. فمن ناحية، تم تحسين كفاءة الخلية المحسنة وتقليل تكاليف التشغيل المرتبطة باستهلاك الكهرباء. ومن ناحية أخرى تزداد كثافة تيار التشغيل وتقل تكلفة الاستثمار.
يظهر في الشكل مبدأ عمل المحلل الكهربائي القلوي. تتكون البطارية من قطبين كهربائيين مفصولين بغشاء محكم الغلق. يتم غمر مجموعة البطارية في تركيز عالٍ من الإلكتروليت السائل القلوي KOH (20% إلى 30%) لتحقيق أقصى قدر من التوصيل الأيوني. يمكن أيضًا استخدام محاليل NaOH وNaCl ككهارل، ولكنها ليست شائعة الاستخدام. العيب الرئيسي للإلكتروليتات هو أنها قابلة للتآكل. تعمل الخلية عند درجة حرارة تتراوح بين 65 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية. ينتج كاثود الخلية الهيدروجين، ويتدفق OH الناتج عبر الحجاب الحاجز إلى القطب الموجب، حيث يتحد مرة أخرى لإنتاج الأكسجين.
الخلايا التحليلية القلوية المتقدمة مناسبة لإنتاج الهيدروجين على نطاق واسع. تتمتع الخلايا الإلكتروليتية القلوية التي تصنعها بعض الشركات المصنعة بقدرة إنتاج هيدروجين عالية جدًا تبلغ (500 ~ 760 نيوتن متر مكعب / ساعة)، مع استهلاك طاقة مماثل يبلغ 2150 ~ 3534 كيلو واط. من الناحية العملية، لمنع تكوين مخاليط غازات قابلة للاشتعال، يقتصر إنتاج الهيدروجين على 25% إلى 100% من النطاق المقنن، والحد الأقصى لكثافة التيار المسموح به هو حوالي 0.4 أمبير/سم2، ودرجة حرارة التشغيل من 5 إلى 100 درجة مئوية، والحد الأقصى للضغط الإلكتروليتي يقترب من 2.5 إلى 3.0 ميجا باسكال. عندما يكون الضغط الإلكتروليتي مرتفعًا جدًا، تزيد تكلفة الاستثمار ويزداد خطر تكوين خليط الغاز الضار بشكل كبير. بدون أي جهاز تنقية مساعد، يمكن أن تصل نقاء الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي للخلايا القلوية إلى 99%. يجب أن يكون الماء التحليلي للخلية الإلكتروليتية القلوية نقيًا، من أجل حماية القطب الكهربائي والتشغيل الآمن، تكون موصلية الماء أقل من 5S/سم.
وقت النشر: 02 فبراير 2023