La production d’hydrogène par pile alcaline est une technologie de production d’hydrogène électrolytique relativement mature. La pile alcaline est sûre et fiable, avec une durée de vie de 15 ans et a été largement utilisée dans le commerce. L'efficacité de fonctionnement de la pile alcaline est généralement de 42 % à 78 %. Au cours des dernières années, les cellules électrolytiques alcalines ont progressé dans deux domaines principaux. D'une part, l'efficacité améliorée des cellules a été améliorée et les coûts d'exploitation associés à la consommation électrique ont été réduits. En revanche, la densité de courant de fonctionnement augmente et le coût d'investissement diminue.
Le principe de fonctionnement de l'électrolyseur alcalin est illustré sur la figure. La batterie est constituée de deux électrodes séparées par un diaphragme étanche à l'air. L'ensemble batterie est immergé dans une forte concentration d'électrolyte liquide alcalin KOH (20 % à 30 %) pour maximiser la conductivité ionique. Les solutions de NaOH et de NaCl peuvent également être utilisées comme électrolytes, mais elles ne sont pas couramment utilisées. Le principal inconvénient des électrolytes est qu’ils sont corrosifs. La cellule fonctionne à une température de 65 °C à 100 °C. La cathode de la cellule produit de l'hydrogène et l'OH – résultant traverse le diaphragme jusqu'à l'anode, où il se recombine pour produire de l'oxygène.
Les cellules électrolytiques alcalines avancées conviennent à la production d’hydrogène à grande échelle. Les cellules électrolytiques alcalines fabriquées par certains fabricants ont une capacité de production d'hydrogène très élevée (500 ~ 760 Nm3/h), avec une consommation électrique correspondante de 2 150 ~ 3 534 kW. En pratique, pour éviter la création de mélanges gazeux inflammables, le rendement en hydrogène est limité à 25% à 100% de la plage nominale, la densité de courant maximale admissible est d'environ 0,4A/cm2, la température de fonctionnement est de 5 à 100°C, et la pression électrolytique maximale est proche de 2,5 à 3,0 MPa. Lorsque la pression électrolytique est trop élevée, le coût d’investissement augmente et le risque de formation de mélange gazeux nocif augmente considérablement. Sans aucun dispositif de purification auxiliaire, la pureté de l'hydrogène produit par électrolyse alcaline peut atteindre 99 %. L'eau électrolytique des cellules électrolytiques alcalines doit être pure, afin de protéger l'électrode et un fonctionnement sûr, la conductivité de l'eau est inférieure à 5 S/cm.
Heure de publication : 02 février 2023