Alkaliska cellers vätgasproduktion är en relativt mogen teknik för elektrolytisk vätgasproduktion. Alkaliska celler är säkra och pålitliga, med en livslängd på 15 år, och har använts i stor utsträckning kommersiellt. Arbetseffektiviteten för alkaliska celler är i allmänhet 42 % ~ 78 %. Under de senaste åren har alkaliska elektrolytiska celler gjort framsteg inom två huvudaspekter. Å ena sidan har den förbättrade celleffektiviteten förbättrats och driftskostnaderna i samband med elförbrukning har minskats. Å andra sidan ökar driftsströmtätheten och investeringskostnaden minskar.
Funktionsprincipen för en alkalisk elektrolysör visas i figuren. Batteriet består av två elektroder separerade av ett lufttätt membran. Batteriaggregatet är nedsänkt i en hög koncentration av alkalisk flytande elektrolyt KOH (20 % till 30 %) för att maximera jonledningsförmågan. NaOH- och NaCl-lösningar kan också användas som elektrolyter, men de används inte ofta. Den största nackdelen med elektrolyter är att de är korrosiva. Cellen arbetar vid en temperatur på 65 °C till 100 °C. Cellens katod producerar väte, och den resulterande OH⁻ flyter genom membranet till anoden, där den rekombineras för att producera syre.
Avancerade alkaliska elektrolytceller är lämpliga för storskalig vätgasproduktion. Alkaliska elektrolytceller som tillverkas av vissa tillverkare har en mycket hög vätgasproduktionskapacitet på (500 ~ 760 Nm3/h), med motsvarande effektförbrukning på 2150 ~ 3534 kW. I praktiken, för att förhindra bildning av brandfarliga gasblandningar, är vätgasutbytet begränsat till 25 % till 100 % av det nominella området, den maximalt tillåtna strömtätheten är cirka 0,4 A/cm2, driftstemperaturen är 5 till 100 °C och det maximala elektrolyttrycket är nära 2,5 till 3,0 MPa. När elektrolyttrycket är för högt ökar investeringskostnaden och risken för bildning av skadliga gasblandningar ökar avsevärt. Utan någon hjälpreningsanordning kan renheten hos vätgas som produceras genom alkalisk cellelektrolys nå 99 %. Elektrolytiskt vatten från alkaliska elektrolytceller måste vara rent. För att skydda elektroden och för säker drift är vattnets konduktivitet mindre än 5 S/cm.
Publiceringstid: 2 februari 2023