La producción de hidrógeno mediante celdas alcalinas es una tecnología relativamente madura. Las celdas alcalinas son seguras y fiables, con una vida útil de 15 años, y se utilizan ampliamente a nivel comercial. Su eficiencia operativa suele oscilar entre el 42 % y el 78 %. En los últimos años, las celdas electrolíticas alcalinas han experimentado avances en dos aspectos principales: por un lado, se ha mejorado su eficiencia y se han reducido los costes operativos asociados al consumo eléctrico; por otro lado, ha aumentado la densidad de corriente operativa y se ha reducido el coste de inversión.
El principio de funcionamiento del electrolizador alcalino se muestra en la figura. La batería consta de dos electrodos separados por un diafragma hermético. El conjunto de la batería se sumerge en una solución electrolítica líquida alcalina de alta concentración (KOH, del 20 % al 30 %) para maximizar la conductividad iónica. También se pueden usar soluciones de NaOH y NaCl como electrolitos, pero no son de uso común. La principal desventaja de los electrolitos es su corrosividad. La celda opera a una temperatura de entre 65 °C y 100 °C. El cátodo de la celda produce hidrógeno, y el OH– resultante fluye a través del diafragma hacia el ánodo, donde se recombina para producir oxígeno.
Las celdas electrolíticas alcalinas avanzadas son adecuadas para la producción de hidrógeno a gran escala. Las celdas electrolíticas alcalinas fabricadas por algunos fabricantes tienen una capacidad de producción de hidrógeno muy alta (500 ~ 760 Nm3/h), con un consumo de energía correspondiente de 2150 ~ 3534 kW. En la práctica, para evitar la creación de mezclas de gases inflamables, el rendimiento de hidrógeno se limita al 25 % al 100 % del rango nominal, la densidad de corriente máxima permitida es de aproximadamente 0,4 A/cm2, la temperatura de operación es de 5 a 100 °C, y la presión electrolítica máxima es cercana a 2,5 a 3,0 MPa. Cuando la presión electrolítica es demasiado alta, el costo de inversión aumenta y el riesgo de formación de mezclas de gases nocivos aumenta significativamente. Sin ningún dispositivo de purificación auxiliar, la pureza del hidrógeno producido por electrólisis de celda alcalina puede alcanzar el 99 %. El agua electrolítica de la celda electrolítica alcalina debe ser pura, para proteger el electrodo y garantizar un funcionamiento seguro, la conductividad del agua es inferior a 5 S/cm.
Fecha de publicación: 2 de febrero de 2023