Напредак технологије производње водоника и економска анализа – Производња водоника у алкалној електролитичкој ћелији

Производња водоника у алкалној ћелији је релативно зрела електролитичка технологија производње водоника. Алкална ћелија је безбедна и поуздана, са животним веком од 15 година и широко се користи комерцијално. Ефикасност рада алкалне ћелије је генерално 42% ~ 78%. У последњих неколико година, алкалне електролитичке ћелије су напредовале у два главна аспекта. С једне стране, побољшана је ефикасност ћелије и смањени су оперативни трошкови повезани са потрошњом електричне енергије. С друге стране, повећава се густина радне струје и смањују се трошкови улагања.

Принцип рада алкалног електролизера приказан је на слици. Батерија се састоји од две електроде раздвојене непропусном мембраном. Склоп батерије је уроњен у високу концентрацију алкалног течног електролита КОХ (20% до 30%) да би се максимизирала јонска проводљивост. Раствори НаОХ и НаЦл се такође могу користити као електролити, али се не користе уобичајено. Главни недостатак електролита је што су корозивни. Ћелија ради на температури од 65 °Ц до 100 °Ц. Катода ћелије производи водоник, а настали ОХ – тече кроз дијафрагму до аноде, где се рекомбинује и производи кисеоник.

Напредне алкалне електролитичке ћелије су погодне за производњу водоника великих размера. Алкалне електролитичке ћелије неких произвођача имају веома висок капацитет производње водоника при (500 ~ 760 Нм3/х), са одговарајућом потрошњом енергије од 2150 ~ 3534 кВ. У пракси, да би се спречило стварање запаљивих гасних смеша, принос водоника је ограничен на 25% до 100% номиналног опсега, максимална дозвољена густина струје је око 0,4А/цм2, радна температура је 5 до 100°Ц, а максимални електролитички притисак је близу 2,5 до 3,0 МПа. Када је електролитички притисак превисок, трошкови улагања се повећавају и ризик од формирања штетних гасних смеша се значајно повећава. Без икаквог помоћног уређаја за пречишћавање, чистоћа водоника произведеног електролизом алкалне ћелије може да достигне 99%. Електролитичка вода алкалне електролитичке ћелије мора бити чиста, да би се заштитила електрода и сигуран рад, проводљивост воде је мања од 5С/цм.