Производство водорода на щелочных элементах является относительно зрелой технологией производства электролитического водорода. Щелочные элементы безопасны и надежны, имеют срок службы 15 лет и широко используются в коммерческих целях. Эффективность работы щелочных элементов обычно составляет 42% ~ 78%. За последние несколько лет щелочные электролитические элементы добились прогресса в двух основных аспектах. С одной стороны, была повышена эффективность ячейки и снижены эксплуатационные расходы, связанные с потреблением электроэнергии. С другой стороны, увеличивается плотность рабочего тока и снижаются инвестиционные затраты.
Принцип работы щелочного электролизера показан на рисунке. Аккумулятор состоит из двух электродов, разделенных герметичной диафрагмой. Батарейный блок погружен в жидкий щелочной электролит KOH высокой концентрации (от 20% до 30%) для максимизации ионной проводимости. В качестве электролитов также можно использовать растворы NaOH и NaCl, но они широко не используются. Основным недостатком электролитов является то, что они коррозионны. Ячейка работает при температуре от 65°C до 100°C. Катод ячейки производит водород, а образовавшийся ОН – течет через диафрагму к аноду, где рекомбинирует с образованием кислорода.
Усовершенствованные щелочные электролизеры подходят для крупномасштабного производства водорода. Щелочные электролизеры некоторых производителей имеют очень высокую производительность по производству водорода (500 ~ 760 Нм3/ч) с соответствующим энергопотреблением 2150 ~ 3534 кВт. На практике для предотвращения образования горючих газовых смесей выход водорода ограничивается от 25% до 100% номинального диапазона, максимально допустимая плотность тока около 0,4А/см2, рабочая температура от 5 до 100°С, а максимальное электролитическое давление составляет около 2,5–3,0 МПа. Когда электролитическое давление слишком велико, инвестиционные затраты возрастают, а риск образования вредной газовой смеси значительно возрастает. Без какого-либо вспомогательного устройства очистки чистота водорода, полученного электролизом в щелочных ячейках, может достигать 99%. Электролитическая вода щелочного электролизера должна быть чистой, чтобы защитить электрод и безопасную работу, проводимость воды не должна превышать 5S/см.
Время публикации: 02 февраля 2023 г.