Cynnydd technoleg cynhyrchu hydrogen a dadansoddiad economaidd – Cynhyrchu hydrogen mewn cell electrolytig alcalïaidd

Mae cynhyrchu hydrogen celloedd alcalïaidd yn dechnoleg cynhyrchu hydrogen electrolytig gymharol aeddfed. Mae celloedd alcalïaidd yn ddiogel ac yn ddibynadwy, gyda hyd oes o 15 mlynedd, ac mae wedi cael eu defnyddio'n helaeth yn fasnachol. Mae effeithlonrwydd gweithio celloedd alcalïaidd fel arfer rhwng 42% a 78%. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae celloedd electrolytig alcalïaidd wedi gwneud cynnydd mewn dau brif agwedd. Ar y naill law, mae effeithlonrwydd y gell wedi gwella ac mae'r costau gweithredu sy'n gysylltiedig â defnyddio trydan wedi'u lleihau. Ar y llaw arall, mae'r dwysedd cerrynt gweithredu yn cynyddu ac mae'r gost buddsoddi yn lleihau.

Dangosir egwyddor weithredol electrolytydd alcalïaidd yn y ffigur. Mae'r batri yn cynnwys dau electrod wedi'u gwahanu gan ddiaffram aerglos. Mae cynulliad y batri wedi'i drochi mewn crynodiad uchel o electrolyt hylif alcalïaidd KOH (20% i 30%) i wneud y mwyaf o ddargludedd ïonig. Gellir defnyddio toddiannau NaOH a NaCl hefyd fel electrolytau, ond nid ydynt yn cael eu defnyddio'n gyffredin. Prif anfantais electrolytau yw eu bod yn gyrydol. Mae'r gell yn gweithredu ar dymheredd o 65 °C i 100 °C. Mae catod y gell yn cynhyrchu hydrogen, ac mae'r OH- sy'n deillio o hyn yn llifo trwy'r diaffram i'r anod, lle mae'n ailgyfuno i gynhyrchu ocsigen.

Mae celloedd electrolytig alcalïaidd uwch yn addas ar gyfer cynhyrchu hydrogen ar raddfa fawr. Mae gan gelloedd electrolytig alcalïaidd a wneir gan rai gweithgynhyrchwyr gapasiti cynhyrchu hydrogen uchel iawn ar (500 ~ 760Nm3/h), gyda defnydd pŵer cyfatebol o 2150 ~ 3534kW. Yn ymarferol, er mwyn atal cymysgeddau nwy fflamadwy rhag cael eu creu, mae'r cynnyrch hydrogen wedi'i gyfyngu i 25% i 100% o'r ystod raddio, mae'r dwysedd cerrynt uchaf a ganiateir tua 0.4A/cm2, mae'r tymheredd gweithredu rhwng 5 a 100°C, ac mae'r pwysau electrolytig uchaf yn agos at 2.5 i 3.0 MPa. Pan fydd y pwysau electrolytig yn rhy uchel, mae'r gost fuddsoddi yn cynyddu ac mae'r risg o ffurfio cymysgedd nwy niweidiol yn cynyddu'n sylweddol. Heb unrhyw ddyfais puro ategol, gall purdeb hydrogen a gynhyrchir gan electrolysis celloedd alcalïaidd gyrraedd 99%. Rhaid i ddŵr electrolytig celloedd electrolytig alcalïaidd fod yn bur, er mwyn amddiffyn yr electrod a gweithredu'n ddiogel, mae dargludedd dŵr yn llai na 5S/cm.