Η παραγωγή υδρογόνου από αλκαλικά στοιχεία είναι μια σχετικά ώριμη τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρολυτικού υδρογόνου. Τα αλκαλικά στοιχεία είναι ασφαλή και αξιόπιστα, με διάρκεια ζωής 15 ετών και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως εμπορικά. Η απόδοση λειτουργίας των αλκαλικών στοιχείων είναι γενικά 42% ~ 78%. Τα τελευταία χρόνια, τα αλκαλικά ηλεκτρολυτικά στοιχεία έχουν σημειώσει πρόοδο σε δύο κύριες πτυχές. Αφενός, έχει βελτιωθεί η απόδοση των στοιχείων και έχει μειωθεί το λειτουργικό κόστος που σχετίζεται με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Αφετέρου, η πυκνότητα ρεύματος λειτουργίας αυξάνεται και το κόστος επένδυσης μειώνεται.
Η αρχή λειτουργίας του αλκαλικού ηλεκτρολύτη φαίνεται στο σχήμα. Η μπαταρία αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια που χωρίζονται από ένα αεροστεγές διάφραγμα. Το συγκρότημα της μπαταρίας βυθίζεται σε υψηλή συγκέντρωση αλκαλικού υγρού ηλεκτρολύτη KOH (20% έως 30%) για μεγιστοποίηση της ιοντικής αγωγιμότητας. Διαλύματα NaOH και NaCl μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως ηλεκτρολύτες, αλλά δεν χρησιμοποιούνται συνήθως. Το κύριο μειονέκτημα των ηλεκτρολυτών είναι ότι είναι διαβρωτικοί. Το στοιχείο λειτουργεί σε θερμοκρασία από 65 °C έως 100 °C. Η κάθοδος του στοιχείου παράγει υδρογόνο και το προκύπτον OH- ρέει μέσω του διαφράγματος στην άνοδο, όπου ανασυνδυάζεται για να παράγει οξυγόνο.
Τα προηγμένα αλκαλικά ηλεκτρολυτικά στοιχεία είναι κατάλληλα για παραγωγή υδρογόνου μεγάλης κλίμακας. Τα αλκαλικά ηλεκτρολυτικά στοιχεία που κατασκευάζονται από ορισμένους κατασκευαστές έχουν πολύ υψηλή ικανότητα παραγωγής υδρογόνου στα (500 ~ 760Nm3/h), με αντίστοιχη κατανάλωση ισχύος 2150 ~ 3534kW. Στην πράξη, για την πρόληψη της δημιουργίας εύφλεκτων αερίων μιγμάτων, η απόδοση υδρογόνου περιορίζεται στο 25% έως 100% του ονομαστικού εύρους, η μέγιστη επιτρεπόμενη πυκνότητα ρεύματος είναι περίπου 0,4A/cm2, η θερμοκρασία λειτουργίας είναι 5 έως 100°C και η μέγιστη ηλεκτρολυτική πίεση είναι κοντά στα 2,5 έως 3,0 MPa. Όταν η ηλεκτρολυτική πίεση είναι πολύ υψηλή, το κόστος επένδυσης αυξάνεται και ο κίνδυνος σχηματισμού επιβλαβούς αερίου μείγματος αυξάνεται σημαντικά. Χωρίς καμία βοηθητική συσκευή καθαρισμού, η καθαρότητα του υδρογόνου που παράγεται από την ηλεκτρόλυση αλκαλικών στοιχείων μπορεί να φτάσει το 99%. Το ηλεκτρολυτικό νερό των αλκαλικών ηλεκτρολυτικών στοιχείων πρέπει να είναι καθαρό. Για την προστασία του ηλεκτροδίου και την ασφαλή λειτουργία, η αγωγιμότητα του νερού είναι μικρότερη από 5S/cm.
Ώρα δημοσίευσης: 02 Φεβρουαρίου 2023