Напредок на технологијата за производство на водород и економска анализа – Производство на водород во алкална електролитичка ќелија

Производството на водород со алкални ќелии е релативно зрела технологија за производство на електролитски водород. Алкалната ќелија е безбедна и сигурна, со животен век од 15 години и е широко користена комерцијално. Работната ефикасност на алкалните ќелии е генерално 42% ~ 78%. Во изминатите неколку години, алкалните електролитски ќелии постигнаа напредок во два главни аспекти. Од една страна, подобрената ефикасност на ќелијата е подобрена и оперативните трошоци поврзани со потрошувачката на електрична енергија се намалени. Од друга страна, густината на работната струја се зголемува, а инвестициските трошоци се намалуваат.

Принципот на работа на алкалниот електролизатор е прикажан на сликата. Батеријата се состои од две електроди разделени со херметички дијафрагма. Склопот на батеријата е потопен во висока концентрација на алкален течен електролит KOH (20% до 30%) за да се максимизира јонската спроводливост. Растворите на NaOH и NaCl може да се користат и како електролити, но тие не се вообичаено користени. Главниот недостаток на електролитите е тоа што тие се корозивни. Ќелијата работи на температура од 65 °C до 100 °C. Катодата на клетката произведува водород, а добиениот OH - тече низ дијафрагмата до анодата, каде што се рекомбинира за да произведе кислород.

Напредните алкални електролитски ќелии се погодни за производство на водород во големи размери. Алкалните електролитски ќелии направени од некои производители имаат многу висок капацитет за производство на водород од (500 ~ 760 Nm3/h), со соодветна потрошувачка на енергија од 2150 ~ 3534 kW. Во пракса, за да се спречи создавање мешавини на запаливи гасови, приносот на водород е ограничен на 25% до 100% од номиналниот опсег, максималната дозволена густина на струјата е околу 0,4A/cm2, работната температура е 5 до 100°C, а максималниот електролитски притисок е блиску до 2,5 до 3,0 MPa. Кога електролитичкиот притисок е превисок, инвестициските трошоци се зголемуваат и ризикот од формирање на штетна гасна смеса значително се зголемува. Без помошен уред за прочистување, чистотата на водородот произведен со електролиза на алкални ќелии може да достигне 99%. Електролитската вода со алкална електролитичка ќелија мора да биде чиста, за да се заштити електродата и безбедното работење, спроводливоста на водата е помала од 5S/cm.