アルカリ電池による水素製造は、比較的成熟した電解水素製造技術です。アルカリ電池は安全で信頼性が高く、寿命は15年と長く、商業的に広く利用されています。アルカリ電池の稼働効率は一般的に42%～78%です。近年、アルカリ電解電池は主に2つの面で進歩を遂げています。一つは、電池効率の向上と電力消費に伴う運転コストの削減です。もう一つは、運転電流密度の増加と設備投資コストの削減です。
アルカリ電解槽の動作原理を図に示す。電池は気密隔膜で隔てられた2つの電極から構成される。電池アセンブリは、イオン伝導率を最大化するために、高濃度のアルカリ性液体電解質KOH（20～30%）に浸漬される。NaOHおよびNaCl溶液も電解質として使用できるが、一般的には使用されない。電解質の主な欠点は腐食性があることである。セルは65℃～100℃の温度で動作する。セルの陰極で水素が発生し、生成されたOH⁻イオンが隔膜を通って陽極に流れ、そこで再結合して酸素を生成する。
高度なアルカリ電解セルは、大規模な水素製造に適しています。一部のメーカーが製造するアルカリ電解セルは、(500 ~ 760Nm3/h) と非常に高い水素製造能力を持ち、対応する消費電力は 2150 ~ 3534kW です。実際には、可燃性ガス混合物の生成を防ぐため、水素収率は定格範囲の 25% ~ 100% に制限され、最大許容電流密度は約 0.4A/cm2、動作温度は 5 ~ 100℃、最大電解圧力は 2.5 ~ 3.0MPa に近い値になります。電解圧力が高すぎると、投資コストが増加し、有害ガス混合物の生成リスクが大幅に増加します。補助的な精製装置がなくても、アルカリセル電解で生成される水素の純度は 99% に達します。アルカリ電解セルの電解水は純水でなければならず、電極を保護し安全に運転するために、水の導電率は 5S/cm 未満でなければなりません。
投稿日時：2023年2月2日