پیشرفت تکنولوژی تولید هیدروژن و تجزیه و تحلیل اقتصادی - تولید هیدروژن در پیل الکترولیتی قلیایی

تولید هیدروژن سلول قلیایی یک فناوری تولید هیدروژن الکترولیتی نسبتا بالغ است. سلول قلیایی ایمن و قابل اعتماد است و طول عمر آن 15 سال است و به طور گسترده به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفته است. راندمان کار سلول قلیایی به طور کلی 42٪ تا 78٪ است. در چند سال گذشته، سلول های الکترولیتی قلیایی در دو جنبه اصلی پیشرفت کرده اند. از یک طرف، راندمان سلول بهبود یافته و هزینه های عملیاتی مرتبط با مصرف برق کاهش یافته است. از طرف دیگر، چگالی جریان عملیاتی افزایش می یابد و هزینه سرمایه گذاری کاهش می یابد.

اصل کار الکترولایزر قلیایی در شکل نشان داده شده است. باتری از دو الکترود تشکیل شده است که توسط یک دیافراگم هوا بسته از هم جدا شده اند. مجموعه باتری در غلظت بالایی از الکترولیت مایع قلیایی KOH (20٪ تا 30٪) غوطه ور می شود تا رسانایی یونی را به حداکثر برساند. محلول های NaOH و NaCl نیز می توانند به عنوان الکترولیت استفاده شوند، اما معمولاً از آنها استفاده نمی شود. عیب اصلی الکترولیت ها خورنده بودن آنهاست. سلول در دمای 65 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد کار می کند. کاتد سلول هیدروژن تولید می‌کند و OH حاصل از دیافراگم به آند جریان می‌یابد، جایی که برای تولید اکسیژن دوباره ترکیب می‌شود.

سلول های الکترولیتی قلیایی پیشرفته برای تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ مناسب هستند. سلول های الکترولیتی قلیایی ساخته شده توسط برخی از سازندگان ظرفیت تولید هیدروژن بسیار بالایی در (500 ~ 760 Nm3/h) با مصرف برق متناظر 2150 ~ 3534 kW دارند. در عمل، برای جلوگیری از ایجاد مخلوط گازهای قابل اشتعال، بازده هیدروژن به 25٪ تا 100٪ محدوده نامی محدود می شود، حداکثر چگالی جریان مجاز حدود 0.4A / cm2 است، دمای عملیاتی 5 تا 100 درجه سانتیگراد است. و حداکثر فشار الکترولیتی نزدیک به 2.5 تا 3.0 مگاپاسکال است. هنگامی که فشار الکترولیتی بیش از حد بالا باشد، هزینه سرمایه گذاری افزایش می یابد و خطر تشکیل مخلوط گاز مضر به طور قابل توجهی افزایش می یابد. بدون هیچ دستگاه تصفیه کمکی، خلوص هیدروژن تولید شده توسط الکترولیز سلول قلیایی می تواند به 99٪ برسد. آب الکترولیتی سلول الکترولیتی قلیایی باید خالص باشد، به منظور محافظت از الکترود و عملکرد ایمن، هدایت آب کمتر از 5S/cm است.