Прогрес технології виробництва водню та економічний аналіз - Виробництво водню в лужному електролізері

Виробництво водню в лужних елементах є відносно зрілою технологією електролітичного виробництва водню. Лужний елемент є безпечним і надійним, має термін служби 15 років і широко використовується в комерційних цілях.Ефективність роботи лужної клітини зазвичай становить 42% ~ 78%.За останні кілька років лужні електролітичні елементи досягли прогресу в двох основних аспектах. З одного боку, було покращено ефективність клітини та зменшено експлуатаційні витрати, пов’язані зі споживанням електроенергії.З іншого боку, робоча щільність струму зростає, а інвестиційні витрати зменшуються.

Принцип роботи лужного електролізера показаний на малюнку.Батарея складається з двох електродів, розділених герметичною діафрагмою.Акумуляторна батарея занурена у лужний рідкий електроліт KOH (від 20% до 30%) з високою концентрацією для максимізації іонної провідності. Розчини NaOH і NaCl також можна використовувати як електроліти, але вони не використовуються широко. Основним недоліком електролітів є те, що вони є корозійними.Комірка працює при температурі від 65 °C до 100 °C. Катод елемента виробляє водень, а утворений ОН - протікає через діафрагму до анода, де рекомбінує з утворенням кисню.

Удосконалені лужні електролітичні елементи підходять для великомасштабного виробництва водню. Лужні електролітичні елементи, виготовлені деякими виробниками, мають дуже високу продуктивність водню (500 ~ 760 Нм3/год), з відповідним споживанням електроенергії 2150 ~ 3534 кВт.На практиці, щоб запобігти утворенню легкозаймистих газових сумішей, вихід водню обмежується від 25% до 100% від номінального діапазону, максимально допустима щільність струму становить близько 0,4 А/см2, робоча температура від 5 до 100°C, а максимальний електролітичний тиск близький до 2,5-3,0 МПа.Коли електролітичний тиск занадто високий, інвестиційна вартість зростає, а ризик утворення шкідливої ​​газової суміші значно зростає.Без будь-якого допоміжного очисного пристрою чистота водню, отриманого електролізом лужних елементів, може досягати 99%.Електролітична вода лужної електролітичної комірки має бути чистою, щоб захистити електрод і безпечну роботу, провідність води менше 5S/см.