A produción de hidróxeno mediante pilas alcalinas é unha tecnoloxía de produción de hidróxeno electrolítico relativamente madura. As pilas alcalinas son seguras e fiables, cunha vida útil de 15 anos, e utilizáronse amplamente comercialmente. A eficiencia de funcionamento das pilas alcalinas é xeralmente do 42 % ao 78 %. Nos últimos anos, as pilas electrolíticas alcalinas fixeron progresos en dous aspectos principais. Por unha banda, mellorouse a eficiencia das pilas e reducíronse os custos operativos asociados ao consumo de electricidade. Por outra banda, aumenta a densidade de corrente de funcionamento e diminúe o custo de investimento.
O principio de funcionamento dun electrolizador alcalino móstrase na figura. A batería consta de dous eléctrodos separados por un diafragma hermético. O conxunto da batería está mergullado nunha alta concentración de electrolito líquido alcalino KOH (20 % a 30 %) para maximizar a condutividade iónica. As solucións de NaOH e NaCl tamén se poden usar como electrolitos, pero non se usan habitualmente. A principal desvantaxe dos electrolitos é que son corrosivos. A cela funciona a unha temperatura de 65 °C a 100 °C. O cátodo da cela produce hidróxeno e o OH₀ resultante flúe a través do diafragma ata o ánodo, onde se recombina para producir osíxeno.
As celas electrolíticas alcalinas avanzadas son axeitadas para a produción de hidróxeno a grande escala. As celas electrolíticas alcalinas fabricadas por algúns fabricantes teñen unha capacidade de produción de hidróxeno moi alta (500 ~ 760 Nm3/h), cun consumo de enerxía correspondente de 2150 ~ 3534 kW. Na práctica, para evitar a creación de mesturas de gases inflamables, o rendemento de hidróxeno limítase ao 25 % ao 100 % do rango nominal, a densidade de corrente máxima admisible é duns 0,4 A/cm2, a temperatura de funcionamento é de 5 a 100 °C e a presión electrolítica máxima é próxima a 2,5 a 3,0 MPa. Cando a presión electrolítica é demasiado alta, o custo de investimento aumenta e o risco de formación de mesturas de gases nocivas aumenta significativamente. Sen ningún dispositivo auxiliar de purificación, a pureza do hidróxeno producido pola electrólise da cela alcalina pode alcanzar o 99 %. A auga electrolítica da cela electrolítica alcalina debe ser pura; para protexer o eléctrodo e un funcionamento seguro, a condutividade da auga é inferior a 5 S/cm.
Data de publicación: 02-02-2023