Progresul tehnologiei de producere a hidrogenului și analiza economică – Producția de hidrogen în celulă electrolitică alcalină

Producția de hidrogen cu celule alcaline este o tehnologie de producere a hidrogenului electrolitic relativ matură. Celula alcalină este sigură și fiabilă, cu o durată de viață de 15 ani și a fost utilizată pe scară largă în comerț. Eficiența de lucru a celulei alcaline este în general de 42% ~ 78%. În ultimii câțiva ani, celulele electrolitice alcaline au făcut progrese în două aspecte principale. Pe de o parte, eficiența îmbunătățită a celulei a fost îmbunătățită și costurile de operare asociate cu consumul de energie electrică au fost reduse. Pe de altă parte, densitatea curentului de funcționare crește și costul investiției scade.

Principiul de funcționare al electrolizatorului alcalin este prezentat în figură. Bateria este formată din doi electrozi separați printr-o diafragmă etanșă. Ansamblul bateriei este scufundat într-o concentrație mare de electrolit lichid alcalin KOH (20% până la 30%) pentru a maximiza conductivitatea ionică. Soluțiile de NaOH și NaCl pot fi, de asemenea, utilizate ca electroliți, dar nu sunt utilizate în mod obișnuit. Principalul dezavantaj al electroliților este că sunt corozivi. Celula funcționează la o temperatură de 65 °C până la 100 °C. Catodul celulei produce hidrogen, iar OH rezultat curge prin diafragmă către anod, unde se recombină pentru a produce oxigen.

Celulele electrolitice alcaline avansate sunt potrivite pentru producția de hidrogen pe scară largă. Celulele electrolitice alcaline realizate de unii producători au o capacitate foarte mare de producere a hidrogenului la (500 ~ 760 Nm3/h), cu un consum de energie corespunzător de 2150 ~ 3534kW. În practică, pentru a preveni crearea de amestecuri de gaze inflamabile, randamentul de hidrogen este limitat la 25% până la 100% din intervalul nominal, densitatea maximă admisă de curent este de aproximativ 0,4 A/cm2, temperatura de funcționare este de 5 până la 100 ° C, iar presiunea electrolitică maximă este aproape de 2,5 până la 3,0 MPa. Când presiunea electrolitică este prea mare, costul investiției crește, iar riscul de formare a amestecului de gaze nocive crește semnificativ. Fără niciun dispozitiv auxiliar de purificare, puritatea hidrogenului produs prin electroliza celulelor alcaline poate ajunge la 99%. Apa electrolitică cu celule electrolitice alcaline trebuie să fie pură, pentru a proteja electrodul și funcționarea în siguranță, conductivitatea apei este mai mică de 5S/cm.