Šarminių elementų vandenilio gamyba yra gana brandi elektrolizės vandenilio gamybos technologija. Šarminiai elementai yra saugūs ir patikimi, jų eksploatavimo laikas yra 15 metų, ir jie plačiai naudojami komerciniais tikslais. Šarminių elementų darbo efektyvumas paprastai yra 42–78 %. Per pastaruosius kelerius metus šarminiai elektrolitiniai elementai padarė pažangą dviem pagrindiniais aspektais. Viena vertus, pagerėjo elementų efektyvumas ir sumažėjo su elektros energijos suvartojimu susijusios eksploatavimo išlaidos. Kita vertus, padidėjo darbinės srovės tankis ir sumažėjo investicinės išlaidos.
Šarminio elektrolizerio veikimo principas parodytas paveikslėlyje. Bateriją sudaro du elektrodai, atskirti hermetiška diafragma. Baterijos mazgas panardinamas į didelės koncentracijos šarminį skystą elektrolitą KOH (20–30 %), kad būtų maksimaliai padidintas joninis laidumas. NaOH ir NaCl tirpalai taip pat gali būti naudojami kaip elektrolitai, tačiau jie nėra dažnai naudojami. Pagrindinis elektrolitų trūkumas yra tas, kad jie yra koroziniai. Elementas veikia 65–100 °C temperatūroje. Elemento katodas gamina vandenilį, o susidaręs OH⁻ teka per diafragmą į anodą, kur jis vėl susijungia ir gamina deguonį.
Pažangūs šarminiai elektrolizės elementai tinka didelio masto vandenilio gamybai. Kai kurių gamintojų gaminami šarminiai elektrolizės elementai pasižymi labai dideliu vandenilio gamybos pajėgumu (500–760 Nm3/h), o atitinkamas energijos suvartojimas siekia 2150–3534 kW. Praktiškai, siekiant išvengti degių dujų mišinių susidarymo, vandenilio išeiga ribojama iki 25–100 % vardinio diapazono, didžiausias leistinas srovės tankis yra apie 0,4 A/cm2, darbinė temperatūra yra nuo 5 iki 100 °C, o didžiausias elektrolizės slėgis yra apie 2,5–3,0 MPa. Kai elektrolizės slėgis yra per didelis, padidėja investicijų sąnaudos ir žymiai padidėja kenksmingo dujų mišinio susidarymo rizika. Be jokio papildomo valymo įrenginio, šarminės elektrolizės metu gaunamo vandenilio grynumas gali siekti 99 %. Šarminės elektrolizės elemento elektrolizės vanduo turi būti grynas, o siekiant apsaugoti elektrodą ir užtikrinti saugų veikimą, vandens laidumas turi būti mažesnis nei 5 S/cm.
Įrašo laikas: 2023 m. vasario 2 d.