La producción de hidrógeno mediante celdas alcalinas es una tecnología electrolítica relativamente desarrollada. Las celdas alcalinas son seguras y confiables, con una vida útil de 15 años, y se han utilizado ampliamente en el mercado. Su eficiencia operativa se sitúa generalmente entre el 42 % y el 78 %. En los últimos años, las celdas electrolíticas alcalinas han avanzado en dos aspectos principales. Por un lado, se ha mejorado la eficiencia de las celdas y se han reducido los costos operativos asociados al consumo eléctrico. Por otro lado, se ha incrementado la densidad de corriente operativa y se ha reducido el costo 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 alta concentración de electrolito líquido alcalino KOH (20% a 30%) para maximizar la conductividad iónica. También se pueden utilizar soluciones de NaOH y NaCl como electrolitos, pero no son de uso común. La principal desventaja de los electrolitos es su corrosión. La celda opera a una temperatura de 65 °C a 100 °C. El cátodo de la celda produce hidrógeno, y el OH₁ 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 de 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 admisible 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 nocivas aumenta significativamente. Sin ningún dispositivo de purificación auxiliar, la pureza del hidrógeno producido por electrólisis de celdas alcalinas puede alcanzar el 99%. El agua electrolítica de la celda electrolítica alcalina debe ser pura, para proteger el electrodo y un funcionamiento seguro, la conductividad del agua es menor de 5 S/cm.
Hora de publicación: 02-feb-2023