Виробництво водню за допомогою лужних елементів є відносно зрілою технологією електролітичного виробництва водню. Лужні елементи безпечні та надійні, мають термін служби 15 років і широко використовуються в комерційних цілях. Робочий ККД лужних елементів зазвичай становить 42% ~ 78%. За останні кілька років лужні електролітичні елементи досягли прогресу у двох основних аспектах. З одного боку, покращилася ефективність елементів та зменшилися експлуатаційні витрати, пов'язані зі споживанням електроенергії. З іншого боку, зростає робоча щільність струму та зменшуються інвестиційні витрати.
Принцип роботи лужного електролізера показано на рисунку. Акумулятор складається з двох електродів, розділених герметичною діафрагмою. Збірка акумулятора занурена у висококонцентрований лужний рідкий електроліт KOH (від 20% до 30%) для максимізації іонної провідності. Розчини NaOH та NaCl також можна використовувати як електроліти, але вони не є поширеними. Основним недоліком електролітів є те, що вони є корозійними. Елемент працює при температурі від 65 °C до 100 °C. Катод елемента виробляє водень, а утворений OH⁻ протікає через діафрагму до анода, де він рекомбінує з утворенням кисню.
Удосконалені лужні електролітичні елементи підходять для великомасштабного виробництва водню. Лужні електролітичні елементи, виготовлені деякими виробниками, мають дуже високу виробничу потужність водню (500 ~ 760 Нм3/год) з відповідним споживанням потужності 2150 ~ 3534 кВт. На практиці, щоб запобігти утворенню легкозаймистих газових сумішей, вихід водню обмежується від 25% до 100% від номінального діапазону, максимально допустима густина струму становить близько 0,4 А/см2, робоча температура становить від 5 до 100°C, а максимальний електролітичний тиск становить близько 2,5 до 3,0 МПа. Коли електролітичний тиск занадто високий, інвестиційні витрати зростають, а ризик утворення шкідливої газової суміші значно зростає. Без будь-якого допоміжного очищувального пристрою чистота водню, отриманого в результаті електролізу лужних елементів, може досягати 99%. Вода в лужних електролітичних елементах повинна бути чистою, для захисту електрода та безпечної роботи провідність води повинна бути менше 5 См/см.
Час публікації: 02 лютого 2023 р.