La producció d'hidrogen per piles alcalines és una tecnologia de producció d'hidrogen electrolític relativament madura. La pila alcalina és segura i fiable, amb una vida útil de 15 anys, i s'ha utilitzat àmpliament comercialment. L'eficiència de treball de la pila alcalina és generalment del 42% al 78%. En els darrers anys, les piles electrolítiques alcalines han fet progressos en dos aspectes principals. D'una banda, s'ha millorat l'eficiència de la pila i s'han reduït els costos operatius associats al consum d'electricitat. D'altra banda, augmenta la densitat de corrent operatiu i disminueix el cost d'inversió.
El principi de funcionament d'un electrolitzador alcalí es mostra a la figura. La bateria consta de dos elèctrodes separats per un diafragma hermètic. El conjunt de la bateria està immers en un electròlit líquid alcalí d'alta concentració KOH (20% a 30%) per maximitzar la conductivitat iònica. Les solucions de NaOH i NaCl també es poden utilitzar com a electròlits, però no s'utilitzen habitualment. El principal desavantatge dels electròlits és que són corrosius. La pila funciona a una temperatura de 65 °C a 100 °C. El càtode de la pila produeix hidrogen i l'OH- resultant flueix a través del diafragma fins a l'ànode, on es recombina per produir oxigen.
Les cel·les electrolítiques alcalines avançades són adequades per a la producció d'hidrogen a gran escala. Les cel·les electrolítiques alcalines fabricades per alguns fabricants tenen una capacitat de producció d'hidrogen molt alta (500 ~ 760 Nm3/h), amb un consum d'energia corresponent de 2150 ~ 3534 kW. A la pràctica, per evitar la creació de mescles de gasos inflamables, el rendiment d'hidrogen es limita al 25% al 100% del rang nominal, la densitat de corrent màxima admissible és d'uns 0,4 A/cm2, la temperatura de funcionament és de 5 a 100 °C i la pressió electrolítica màxima és propera a 2,5 a 3,0 MPa. Quan la pressió electrolítica és massa alta, el cost d'inversió augmenta i el risc de formació de mescles de gasos nocives augmenta significativament. Sense cap dispositiu auxiliar de purificació, la puresa de l'hidrogen produït per l'electròlisi de la cel·la electrolítica alcalina pot arribar al 99%. L'aigua electrolítica de la cel·la electrolítica alcalina ha de ser pura, per protegir l'elèctrode i un funcionament segur, la conductivitat de l'aigua és inferior a 5 S/cm.
Data de publicació: 02-02-2023