アルカリ電池水素製造は、比較的成熟した電解水素製造技術です。アルカリ電池は安全性と信頼性が高く、寿命は15年であり、商業的に広く使用されています。アルカリ電池の作動効率は一般に42%〜78%です。過去数年間で、アルカリ電解槽は 2 つの主な側面で進歩しました。一方で、改良されたセル効率が改善され、電力消費に関連する運用コストが削減されました。一方、動作電流密度は増加し、投資コストは減少します。
アルカリ電解槽の動作原理を図に示します。バッテリーは、気密隔膜で分離された 2 つの電極で構成されています。バッテリーアセンブリは、イオン伝導性を最大化するために、高濃度のアルカリ性液体電解質 KOH (20% ～ 30%) に浸漬されます。 NaOH および NaCl 溶液も電解質として使用できますが、一般的には使用されません。電解液の主な欠点は腐食性であることです。セルは 65 °C ～ 100 °C の温度で動作します。セルのカソードでは水素が生成され、その結果生じた OH – が隔膜を通ってアノードに流れ、そこで再結合して酸素が生成されます。
先進的なアルカリ電解槽は大規模な水素製造に適しています。一部のメーカーが製造するアルカリ電解槽は、水素生成能力が非常に高く（500～760Nm3/h）、対応する消費電力は2150～3534kWです。実際には、可燃性ガス混合物の生成を防ぐために、水素収量は定格範囲の 25% ～ 100% に制限され、最大許容電流密度は約 0.4A/cm2、動作温度は 5 ～ 100°C です。最大電解圧力は2.5～3.0MPa近くになります。電解圧力が高すぎると、投資コストが増加し、有害なガス混合物の生成リスクが大幅に増加します。補助的な精製装置を使用しなくても、アルカリ電池電解で生成される水素の純度は 99% に達します。アルカリ電解槽の電解水は電極を保護し安全に動作させるために純水でなければならず、水の伝導率は5S/cm以下です。
投稿日時: 2023 年 2 月 2 日