Waterstofproductie met alkalische cellen is een relatief volwassen technologie voor de productie van elektrolytische waterstof. Alkalicellen zijn veilig en betrouwbaar, hebben een levensduur van 15 jaar en worden op grote schaal commercieel gebruikt. De efficiëntie van alkalische cellen ligt doorgaans tussen de 42% en 78%. In de afgelopen jaren hebben alkalische elektrolytische cellen op twee belangrijke vlakken vooruitgang geboekt. Enerzijds is de celefficiëntie verbeterd en zijn de bedrijfskosten in verband met elektriciteitsverbruik verlaagd. Anderzijds is de bedrijfsstroomdichtheid toegenomen en zijn de investeringskosten gedaald.
Het werkingsprincipe van de alkalische elektrolyser wordt weergegeven in de afbeelding. De batterij bestaat uit twee elektroden die gescheiden zijn door een luchtdicht membraan. De batterij is ondergedompeld in een hoge concentratie alkalische vloeibare elektrolyt KOH (20% tot 30%) om de ionengeleiding te maximaliseren. NaOH- en NaCl-oplossingen kunnen ook als elektrolyt worden gebruikt, maar deze worden niet vaak gebruikt. Het grootste nadeel van elektrolyten is dat ze corrosief zijn. De cel werkt bij een temperatuur van 65 °C tot 100 °C. De kathode van de cel produceert waterstof, en de resulterende OH- stroomt door het membraan naar de anode, waar het recombineert tot zuurstof.
Geavanceerde alkalische elektrolytische cellen zijn geschikt voor grootschalige waterstofproductie. Alkalische elektrolytische cellen van sommige fabrikanten hebben een zeer hoge waterstofproductiecapaciteit van (500 ~ 760 Nm³/h), met een bijbehorend stroomverbruik van 2150 ~ 3534 kW. Om de vorming van ontvlambare gasmengsels te voorkomen, wordt in de praktijk de waterstofopbrengst beperkt tot 25% tot 100% van het nominale bereik, is de maximaal toegestane stroomdichtheid ongeveer 0,4 A/cm², is de bedrijfstemperatuur 5 tot 100 °C en ligt de maximale elektrolytische druk dicht bij 2,5 tot 3,0 MPa. Wanneer de elektrolytische druk te hoog is, stijgen de investeringskosten en neemt het risico op de vorming van schadelijke gasmengsels aanzienlijk toe. Zonder extra zuiveringsapparatuur kan de zuiverheid van waterstof geproduceerd door alkalische celelektrolyse 99% bereiken. Het elektrolytische water in alkalische elektrolytische cellen moet zuiver zijn. Om de elektrode te beschermen en een veilige werking te garanderen, mag de watergeleidbaarheid niet meer bedragen dan 5S/cm.
Plaatsingstijd: 02-02-2023