हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकी की प्रगति और आर्थिक विश्लेषण – क्षारीय इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में हाइड्रोजन उत्पादन

क्षारीय सेल द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन एक अपेक्षाकृत विकसित इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन उत्पादन तकनीक है। क्षारीय सेल सुरक्षित और विश्वसनीय है, इसकी जीवन अवधि 15 वर्ष है, और इसका व्यावसायिक उपयोग व्यापक रूप से किया जाता है। क्षारीय सेल की कार्यक्षमता आमतौर पर 42% से 78% तक होती है। पिछले कुछ वर्षों में, क्षारीय इलेक्ट्रोलाइटिक सेलों ने दो मुख्य पहलुओं में प्रगति की है। एक ओर, सेल की कार्यक्षमता में सुधार हुआ है और बिजली की खपत से जुड़ी परिचालन लागत में कमी आई है। दूसरी ओर, परिचालन धारा घनत्व में वृद्धि हुई है और निवेश लागत में कमी आई है।

चित्र में क्षारीय इलेक्ट्रोलाइज़र का कार्य सिद्धांत दर्शाया गया है। बैटरी में दो इलेक्ट्रोड होते हैं जो एक वायुरोधी डायफ्राम द्वारा अलग किए जाते हैं। आयनिक चालकता को अधिकतम करने के लिए बैटरी असेंबली को उच्च सांद्रता वाले क्षारीय तरल इलेक्ट्रोलाइट KOH (20% से 30%) में डुबोया जाता है। NaOH और NaCl विलयनों का उपयोग भी इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जा सकता है, लेकिन इनका आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट्स की मुख्य कमी यह है कि वे संक्षारक होते हैं। सेल 65°C से 100°C के तापमान पर कार्य करता है। सेल का कैथोड हाइड्रोजन उत्पन्न करता है, और परिणामस्वरूप उत्पन्न OH– डायफ्राम से होकर एनोड तक प्रवाहित होता है, जहाँ यह ऑक्सीजन उत्पन्न करने के लिए पुनर्संयोजित होता है।

उन्नत क्षारीय इलेक्ट्रोलाइटिक सेल बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं। कुछ निर्माताओं द्वारा निर्मित क्षारीय इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की हाइड्रोजन उत्पादन क्षमता बहुत अधिक (500 ~ 760 Nm³/घंटा) होती है, जिसके लिए बिजली की खपत 2150 ~ 3534 kW होती है। व्यवहार में, ज्वलनशील गैस मिश्रण के निर्माण को रोकने के लिए, हाइड्रोजन उत्पादन को निर्धारित सीमा के 25% से 100% तक सीमित रखा जाता है, अधिकतम अनुमेय धारा घनत्व लगभग 0.4 A/cm² होता है, परिचालन तापमान 5 से 100°C होता है, और अधिकतम इलेक्ट्रोलाइटिक दबाव 2.5 से 3.0 MPa के आसपास होता है। जब इलेक्ट्रोलाइटिक दबाव बहुत अधिक होता है, तो निवेश लागत बढ़ जाती है और हानिकारक गैस मिश्रण बनने का जोखिम काफी बढ़ जाता है। किसी भी सहायक शुद्धिकरण उपकरण के बिना, क्षारीय सेल इलेक्ट्रोलाइसिस द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन की शुद्धता 99% तक पहुंच सकती है। इलेक्ट्रोड की सुरक्षा और सुरक्षित संचालन के लिए क्षारीय इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइटिक जल शुद्ध होना चाहिए, और जल की चालकता 5 S/cm से कम होनी चाहिए।