Fremdrift av hydrogenproduksjonsteknologi og økonomisk analyse – Hydrogenproduksjon i alkalisk elektrolysecelle

Alkalisk cellehydrogenproduksjon er en relativt moden elektrolytisk hydrogenproduksjonsteknologi. Alkalisk celle er trygg og pålitelig, med en levetid på 15 år, og har vært mye brukt kommersielt. Arbeidseffektiviteten til alkaliske celler er vanligvis 42% ~ 78%. I løpet av de siste årene har alkaliske elektrolyseceller gjort fremskritt i to hovedaspekter. På den ene siden er den forbedrede celleeffektiviteten forbedret og driftskostnadene knyttet til strømforbruket er redusert. På den annen side øker driftsstrømtettheten og investeringskostnaden synker.

Arbeidsprinsippet for alkalisk elektrolysator er vist i figuren. Batteriet består av to elektroder atskilt med en lufttett membran. Batterienheten er nedsenket i en høy konsentrasjon av alkalisk flytende elektrolytt KOH (20 % til 30 %) for å maksimere ionisk ledningsevne. NaOH- og NaCl-løsninger kan også brukes som elektrolytter, men de er ikke ofte brukt. Den største ulempen med elektrolytter er at de er etsende. Cellen opererer ved en temperatur på 65 °C til 100 °C. Katoden til cellen produserer hydrogen, og den resulterende OH - strømmer gjennom membranen til anoden, hvor den rekombinerer for å produsere oksygen.

Avanserte alkaliske elektrolyseceller er egnet for storskala hydrogenproduksjon. Alkaliske elektrolyseceller laget av noen produsenter har svært høy hydrogenproduksjonskapasitet på (500 ~ 760Nm3/t), med tilsvarende strømforbruk på 2150 ~ 3534kW. I praksis, for å forhindre dannelse av brennbare gassblandinger, er hydrogenutbyttet begrenset til 25 % til 100 % av det nominelle området, den maksimalt tillatte strømtettheten er omtrent 0,4A/cm2, driftstemperaturen er 5 til 100 °C, og det maksimale elektrolytiske trykket er nær 2,5 til 3,0 MPa. Når det elektrolytiske trykket er for høyt, øker investeringskostnaden og dannelsesrisikoen for skadelig gassblanding øker betydelig. Uten noen ekstra renseanordning kan renheten til hydrogen produsert ved alkalisk celleelektrolyse nå 99%. Alkalisk elektrolytisk celleelektrolytisk vann må være rent, for å beskytte elektroden og sikker drift, er vannledningsevnen mindre enn 5S/cm.