Hidrojen üretim teknolojisindeki ilerleme ve ekonomik analiz - Alkali elektrolitik hücrede hidrojen üretimi

Alkali hücre hidrojen üretimi, nispeten olgun bir elektrolitik hidrojen üretim teknolojisidir. Alkalin pil, 15 yıllık bir ömre sahip, güvenli ve güvenilirdir ve ticari olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.Alkali hücrenin çalışma verimliliği genellikle %42 ~ %78'dir.Son birkaç yılda, alkalin elektrolitik hücreler iki ana konuda ilerleme kaydetmiştir. Bir yandan, geliştirilmiş hücre verimliliği iyileştirildi ve elektrik tüketimiyle ilgili işletme maliyetleri azaltıldı.Diğer taraftan işletme akım yoğunluğu artar ve yatırım maliyeti düşer.

Alkali elektrolizörün çalışma prensibi şekilde gösterilmiştir.Pil, hava geçirmez bir diyaframla ayrılmış iki elektrottan oluşur.Pil tertibatı, iyonik iletkenliği en üst düzeye çıkarmak için yüksek konsantrasyonda alkalin sıvı elektrolit KOH'a (%20 ila %30) daldırılır. NaOH ve NaCl çözeltileri de elektrolit olarak kullanılabilir, ancak yaygın olarak kullanılmazlar. Elektrolitlerin ana dezavantajı aşındırıcı olmalarıdır.Hücre 65 °C ila 100 °C sıcaklıkta çalışır. Hücrenin katodu hidrojen üretir ve ortaya çıkan OH - diyaframdan anoda akar ve burada oksijen üretmek için yeniden birleşir.

Gelişmiş alkali elektrolitik hücreler, büyük ölçekli hidrojen üretimi için uygundur. Bazı üreticiler tarafından üretilen alkalin elektrolitik hücreler, 2150 ~ 3534kW güç tüketimiyle (500 ~ 760Nm3/h) çok yüksek hidrojen üretim kapasitesine sahiptir.Uygulamada, yanıcı gaz karışımlarının oluşmasını önlemek için, hidrojen verimi nominal aralığın %25 ila %100'ü ile sınırlıdır, izin verilen maksimum akım yoğunluğu yaklaşık 0,4A/cm2'dir, çalışma sıcaklığı 5 ila 100°C'dir, ve maksimum elektrolitik basınç 2,5 ila 3,0 MPa'ya yakındır.Elektrolitik basınç çok yüksek olduğunda yatırım maliyeti artar ve zararlı gaz karışımlarının oluşma riski önemli ölçüde artar.Herhangi bir yardımcı saflaştırma cihazı olmadan, alkalin hücre elektrolizi ile üretilen hidrojenin saflığı %99'a ulaşabilir.Alkali elektrolitik hücre elektrolitik su, elektrodu ve güvenli çalışmayı korumak için saf olmalıdır, su iletkenliği 5S/cm'den azdır.