การผลิตไฮโดรเจนด้วยเซลล์อัลคาไลน์เป็นเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าที่ค่อนข้างพัฒนาแล้ว เซลล์อัลคาไลน์มีความปลอดภัยและเชื่อถือได้ มีอายุการใช้งาน 15 ปี และมีการใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย ประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์อัลคาไลน์โดยทั่วไปอยู่ที่ 42% ~ 78% ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เซลล์อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์มีความก้าวหน้าในสองด้านหลัก ด้านหนึ่งคือ ประสิทธิภาพของเซลล์ดีขึ้นและต้นทุนการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าลดลง อีกด้านหนึ่งคือ ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าในการทำงานเพิ่มขึ้นและต้นทุนการลงทุนลดลง
หลักการทำงานของเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแบบอัลคาไลน์แสดงอยู่ในรูป แบตเตอรี่ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าสองขั้วที่คั่นด้วยแผ่นไดอะแฟรมที่ปิดสนิท ชุดแบตเตอรี่จะจุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เหลวอัลคาไลน์ KOH ที่มีความเข้มข้นสูง (20% ถึง 30%) เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของไอออนให้สูงสุด สารละลาย NaOH และ NaCl ก็สามารถใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ได้เช่นกัน แต่ไม่นิยมใช้ เนื่องจากข้อเสียหลักของอิเล็กโทรไลต์คือมีฤทธิ์กัดกร่อน เซลล์ทำงานที่อุณหภูมิ 65 ถึง 100 องศาเซลเซียส ขั้วแคโทดของเซลล์จะผลิตไฮโดรเจน และ OH– ที่เกิดขึ้นจะไหลผ่านไดอะแฟรมไปยังขั้วแอโนด ซึ่งจะรวมตัวกันใหม่เพื่อผลิตออกซิเจน
เซลล์อิเล็กโทรไลติกแบบอัลคาไลน์ขั้นสูงเหมาะสำหรับการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมาก เซลล์อิเล็กโทรไลติกแบบอัลคาไลน์ที่ผลิตโดยผู้ผลิตบางรายมีกำลังการผลิตไฮโดรเจนสูงมาก (500 ~ 760 Nm³/h) โดยใช้พลังงานไฟฟ้า 2150 ~ 3534 kW ในทางปฏิบัติ เพื่อป้องกันการเกิดส่วนผสมของก๊าซไวไฟ ปริมาณไฮโดรเจนที่ได้จึงถูกจำกัดไว้ที่ 25% ถึง 100% ของช่วงที่กำหนด ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตคือประมาณ 0.4 A/cm² อุณหภูมิในการทำงานคือ 5 ถึง 100°C และความดันอิเล็กโทรไลติกสูงสุดใกล้เคียงกับ 2.5 ถึง 3.0 MPa เมื่อความดันอิเล็กโทรไลติกสูงเกินไป ต้นทุนการลงทุนจะเพิ่มขึ้นและความเสี่ยงในการเกิดส่วนผสมของก๊าซที่เป็นอันตรายก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เสริมในการทำให้บริสุทธิ์ ความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนที่ผลิตโดยการอิเล็กโทรไลซิสด้วยเซลล์อัลคาไลน์สามารถสูงถึง 99% น้ำที่ใช้ในการแยกเซลล์ด้วยไฟฟ้าแบบด่างต้องบริสุทธิ์ เพื่อป้องกันความเสียหายของขั้วไฟฟ้าและเพื่อให้การทำงานปลอดภัย ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำต้องน้อยกว่า 5 S/cm
วันที่เผยแพร่: 2 กุมภาพันธ์ 2566