アルカリ電解セルによる水素製造は、比較的成熟した電解水素製造技術です。アルカリ電解セルは安全性と信頼性が高く、寿命は15年と長く、広く商業的に利用されています。アルカリ電解セルの運転効率は一般的に42%～78%です。ここ数年、アルカリ電解セルは主に2つの面で進歩を遂げています。一つはセル効率の向上であり、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であり、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します。電池は気密隔膜で隔てられた2つの電極で構成されています。電池アセンブリは、イオン伝導性を最大限に高めるために、高濃度アルカリ性液体電解質KOH（20%～30%）に浸漬されます。NaOH溶液やNaCl溶液も電解質として使用できますが、一般的には使用されていません。電解質の主な欠点は腐食性があることです。セルは65℃～100℃で動作します。セルのカソードは水素を生成し、生成されたOH-は隔膜を通ってアノードに流れ、そこで再結合して酸素を生成します。
先進的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。一部のメーカーのアルカリ電解セルは、水素製造能力が非常に高く（500～760Nm3/h）、消費電力は2150～3534kWです。実際には、可燃性混合ガスの発生を防ぐため、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付近です。電解圧力が高すぎると、投資コストが増加し、有害混合ガスの発生リスクが大幅に高まります。補助精製装置がない場合、アルカリ電解で生成される水素の純度は99％に達することができます。アルカリ電解セルの電解水は純粋でなければならず、電極を保護し、安全に操作するために、水の導電率は5S/cm未満である必要があります。
投稿日時: 2023年2月2日