Напредок во технологијата за производство на водород и економска анализа – Производство на водород во алкална електролитна ќелија

Производството на водород од алкални ќелии е релативно зрела технологија за производство на електролитски водород. Алкалните ќелии се безбедни и сигурни, со животен век од 15 години и се користат широко комерцијално. Работната ефикасност на алкалните ќелии е генерално 42% ~ 78%. Во последните неколку години, алкалните електролитски ќелии постигнаа напредок во два главни аспекти. Од една страна, подобрената ефикасност на ќелиите е подобрена и оперативните трошоци поврзани со потрошувачката на електрична енергија се намалени. Од друга страна, густината на оперативната струја се зголемува, а инвестициските трошоци се намалуваат.

Принципот на работа на алкален електролизер е прикажан на сликата. Батеријата се состои од две електроди одделени со херметички непропустлива дијафрагма. Склопот на батеријата е потопен во висока концентрација на алкален течен електролит KOH (20% до 30%) за да се максимизира јонската спроводливост. Растворите на NaOH и NaCl исто така може да се користат како електролити, но тие не се користат често. Главниот недостаток на електролитите е тоа што се корозивни. Ќелијата работи на температура од 65 °C до 100 °C. Катодата на ќелијата произведува водород, а добиениот OH- тече низ дијафрагмата до анодата, каде што се рекомбинира за да произведе кислород.

Напредните алкални електролитски ќелии се погодни за производство на водород на големи размери. Алкалните електролитски ќелии произведени од некои производители имаат многу висок капацитет за производство на водород од (500 ~ 760 Nm3/h), со соодветна потрошувачка на енергија од 2150 ~ 3534 kW. Во пракса, за да се спречи создавање на запаливи гасни мешавини, приносот на водород е ограничен на 25% до 100% од номиналниот опсег, максималната дозволена густина на струја е околу 0,4 A/cm2, работната температура е од 5 до 100°C, а максималниот електролитски притисок е близу 2,5 до 3,0 MPa. Кога електролитскиот притисок е превисок, инвестициските трошоци се зголемуваат и ризикот од формирање на штетна гасна мешавина значително се зголемува. Без никаков помошен уред за прочистување, чистотата на водородот произведен со електролиза на алкални ќелии може да достигне 99%. Електролитичката вода на алкалните електролитски ќелии мора да биде чиста, за да се заштити електродата и безбедно работење, спроводливоста на водата е помала од 5 S/cm.