Produksi hidrogen sel alkali merupakan teknologi produksi hidrogen elektrolitik yang relatif matang. Sel alkali aman dan andal, dengan masa pakai 15 tahun, dan telah banyak digunakan secara komersial. Efisiensi kerja sel alkali umumnya berkisar antara 42% hingga 78%. Dalam beberapa tahun terakhir, sel elektrolitik alkali telah mengalami kemajuan dalam dua aspek utama. Di satu sisi, efisiensi sel telah ditingkatkan dan biaya operasional yang terkait dengan konsumsi listrik telah dikurangi. Di sisi lain, kepadatan arus operasi meningkat dan biaya investasi menurun.
Prinsip kerja elektroliser alkali ditunjukkan pada gambar. Baterai terdiri dari dua elektroda yang dipisahkan oleh diafragma kedap udara. Rakitan baterai direndam dalam elektrolit cair alkali KOH konsentrasi tinggi (20% hingga 30%) untuk memaksimalkan konduktivitas ionik. Larutan NaOH dan NaCl juga dapat digunakan sebagai elektrolit, tetapi tidak umum digunakan. Kerugian utama elektrolit adalah sifat korosifnya. Sel beroperasi pada suhu 65 °C hingga 100 °C. Katoda sel menghasilkan hidrogen, dan OH– yang dihasilkan mengalir melalui diafragma ke anoda, di mana ia bergabung kembali untuk menghasilkan oksigen.
Sel elektrolitik alkali canggih cocok untuk produksi hidrogen skala besar. Sel elektrolitik alkali yang dibuat oleh beberapa produsen memiliki kapasitas produksi hidrogen yang sangat tinggi (500 ~ 760 Nm³/jam), dengan konsumsi daya yang sesuai sebesar 2150 ~ 3534 kW. Dalam praktiknya, untuk mencegah terbentuknya campuran gas yang mudah terbakar, hasil hidrogen dibatasi hingga 25% hingga 100% dari rentang nominal, kerapatan arus maksimum yang diizinkan sekitar 0,4 A/cm², suhu operasi 5 hingga 100°C, dan tekanan elektrolitik maksimum mendekati 2,5 hingga 3,0 MPa. Ketika tekanan elektrolitik terlalu tinggi, biaya investasi meningkat dan risiko pembentukan campuran gas berbahaya meningkat secara signifikan. Tanpa alat pemurnian tambahan, kemurnian hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis sel alkali dapat mencapai 99%. Air elektrolitik sel alkali harus murni, untuk melindungi elektroda dan operasi yang aman, konduktivitas air kurang dari 5 S/cm.
Waktu posting: 02 Februari 2023