ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนและการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ – การผลิตไฮโดรเจนในเซลล์อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์

การผลิตไฮโดรเจนจากเซลล์อัลคาไลน์เป็นเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าที่ค่อนข้างสมบูรณ์ เซลล์อัลคาไลน์มีความปลอดภัยและเชื่อถือได้ อายุการใช้งาน 15 ปี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเชิงพาณิชย์ ประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์อัลคาไลน์โดยทั่วไปคือ 42% ~ 78% ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เซลล์อัลคาไลน์อิเล็กโทรไลต์มีความก้าวหน้าในสองประเด็นหลัก ในด้านหนึ่ง ประสิทธิภาพของเซลล์ที่ได้รับการปรับปรุงได้รับการปรับปรุง และต้นทุนการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าก็ลดลง ในทางกลับกัน ความหนาแน่นกระแสไฟในการทำงานจะเพิ่มขึ้นและต้นทุนการลงทุนลดลง

หลักการทำงานของอัลคาไลน์อิเล็กโทรไลเซอร์แสดงไว้ในภาพ แบตเตอรี่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดสองตัวคั่นด้วยไดอะแฟรมกันอากาศ ส่วนประกอบแบตเตอรี่แช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ของเหลวอัลคาไลน์ที่มีความเข้มข้นสูง KOH (20% ถึง 30%) เพื่อเพิ่มการนำไอออนิกให้สูงสุด สารละลาย NaOH และ NaCl ยังสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ได้ แต่ไม่ได้ใช้กันทั่วไป ข้อเสียเปรียบหลักของอิเล็กโทรไลต์คือมีฤทธิ์กัดกร่อน เซลล์ทำงานที่อุณหภูมิ 65 °C ถึง 100°C แคโทดของเซลล์ผลิตไฮโดรเจน และผลลัพธ์ OH จะไหลผ่านไดอะแฟรมไปยังขั้วบวก ซึ่งมันจะรวมตัวกันอีกครั้งเพื่อผลิตออกซิเจน

เซลล์อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ขั้นสูงเหมาะสำหรับการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมาก เซลล์อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ที่ผลิตโดยผู้ผลิตบางรายมีกำลังการผลิตไฮโดรเจนสูงมากที่ (500 ~ 760Nm3/h) โดยมีการใช้พลังงานที่สอดคล้องกันที่ 2150 ~ 3534kW ในทางปฏิบัติ เพื่อป้องกันการเกิดก๊าซผสมที่ติดไฟได้ อัตราผลผลิตไฮโดรเจนจะถูกจำกัดไว้ที่ 25% ถึง 100% ของช่วงที่กำหนด ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตคือประมาณ 0.4A/cm2 อุณหภูมิในการทำงานคือ 5 ถึง 100°C และแรงดันอิเล็กโทรไลต์สูงสุดอยู่ใกล้กับ 2.5 ถึง 3.0 MPa เมื่อแรงดันอิเล็กโทรไลต์สูงเกินไป ต้นทุนการลงทุนจะเพิ่มขึ้น และความเสี่ยงในการก่อตัวของส่วนผสมก๊าซที่เป็นอันตรายจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก หากไม่มีอุปกรณ์ช่วยทำให้บริสุทธิ์ ความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนที่เกิดจากอิเล็กโทรลิซิสของเซลล์อัลคาไลน์จะสูงถึง 99% น้ำอิเล็กโทรไลต์เซลล์อัลคาไลน์ต้องมีความบริสุทธิ์ เพื่อปกป้องอิเล็กโทรดและการทำงานที่ปลอดภัย ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำน้อยกว่า 5S/cm.