La produzione di idrogeno da celle alcaline è una tecnologia di produzione di idrogeno elettrolitico relativamente matura. La cella alcalina è sicura e affidabile, con una durata di 15 anni ed è stata ampiamente utilizzata a livello commerciale. L'efficienza operativa della cella alcalina è generalmente del 42% ~ 78%. Negli ultimi anni, le celle elettrolitiche alcaline hanno fatto progressi sotto due aspetti principali. Da un lato è stata migliorata l'efficienza delle celle e sono stati ridotti i costi operativi associati al consumo di elettricità. D'altro canto aumenta la densità di corrente operativa e diminuiscono i costi di investimento.
Il principio di funzionamento dell'elettrolizzatore alcalino è mostrato in figura. La batteria è composta da due elettrodi separati da un diaframma a tenuta d'aria. Il gruppo batteria è immerso in un'alta concentrazione di elettrolita liquido alcalino KOH (dal 20% al 30%) per massimizzare la conduttività ionica. Anche le soluzioni di NaOH e NaCl possono essere utilizzate come elettroliti, ma non sono comunemente usate. Lo svantaggio principale degli elettroliti è che sono corrosivi. La cella funziona a una temperatura compresa tra 65 °C e 100 °C. Il catodo della cella produce idrogeno e l'OH risultante fluisce attraverso il diaframma fino all'anodo, dove si ricombina per produrre ossigeno.
Le celle elettrolitiche alcaline avanzate sono adatte per la produzione di idrogeno su larga scala. Le celle elettrolitiche alcaline prodotte da alcuni produttori hanno una capacità di produzione di idrogeno molto elevata (500 ~ 760 Nm3/h), con un consumo energetico corrispondente di 2150 ~ 3534 kW. In pratica, per evitare la creazione di miscele di gas infiammabili, la resa di idrogeno è limitata dal 25% al 100% del campo nominale, la densità di corrente massima consentita è di circa 0,4 A/cm2, la temperatura di esercizio è compresa tra 5 e 100°C, e la pressione elettrolitica massima è prossima a 2,5-3,0 MPa. Quando la pressione elettrolitica è troppo elevata, i costi di investimento aumentano e il rischio di formazione di miscele di gas nocive aumenta notevolmente. Senza alcun dispositivo di purificazione ausiliario, la purezza dell'idrogeno prodotto dall'elettrolisi delle celle alcaline può raggiungere il 99%. L'acqua elettrolitica della cella elettrolitica alcalina deve essere pura, per proteggere l'elettrodo e un funzionamento sicuro, la conduttività dell'acqua è inferiore a 5 S/cm.
Orario di pubblicazione: 02-febbraio-2023