Sản xuất hydro bằng pin kiềm là một công nghệ sản xuất hydro điện phân tương đối hoàn thiện. Pin kiềm an toàn và đáng tin cậy, có tuổi thọ 15 năm, và đã được sử dụng rộng rãi trong thương mại. Hiệu suất hoạt động của pin kiềm thường đạt từ 42% đến 78%. Trong những năm gần đây, pin điện phân kiềm đã có những tiến bộ chính. Một mặt, hiệu suất của pin được cải thiện và chi phí vận hành liên quan đến tiêu thụ điện năng đã giảm. Mặt khác, mật độ dòng điện hoạt động tăng lên và chi phí đầu tư giảm xuống.
Nguyên lý hoạt động của máy điện phân kiềm được thể hiện trong hình vẽ. Pin gồm hai điện cực được ngăn cách bởi một màng chắn kín khí. Cụm pin được nhúng vào dung dịch điện phân kiềm lỏng KOH có nồng độ cao (20% đến 30%) để tối đa hóa độ dẫn ion. Dung dịch NaOH và NaCl cũng có thể được sử dụng làm chất điện phân, nhưng chúng không được sử dụng phổ biến. Nhược điểm chính của chất điện phân là chúng có tính ăn mòn. Pin hoạt động ở nhiệt độ từ 65°C đến 100°C. Cực âm của pin tạo ra hydro, và ion OH– tạo thành sẽ chảy qua màng chắn đến cực dương, nơi nó tái hợp để tạo ra oxy.
Các tế bào điện phân kiềm tiên tiến phù hợp cho sản xuất hydro quy mô lớn. Một số nhà sản xuất chế tạo các tế bào điện phân kiềm có công suất sản xuất hydro rất cao (500 ~ 760 Nm3/h), với công suất tiêu thụ tương ứng là 2150 ~ 3534 kW. Trên thực tế, để ngăn ngừa sự hình thành hỗn hợp khí dễ cháy, sản lượng hydro được giới hạn ở mức 25% đến 100% so với công suất định mức, mật độ dòng điện tối đa cho phép khoảng 0,4 A/cm2, nhiệt độ hoạt động từ 5 đến 100°C, và áp suất điện phân tối đa gần 2,5 đến 3,0 MPa. Khi áp suất điện phân quá cao, chi phí đầu tư tăng lên và nguy cơ hình thành hỗn hợp khí độc hại tăng lên đáng kể. Không cần bất kỳ thiết bị lọc phụ trợ nào, độ tinh khiết của hydro được sản xuất bằng phương pháp điện phân tế bào kiềm có thể đạt 99%. Nước điện phân trong tế bào điện phân kiềm phải tinh khiết, để bảo vệ điện cực và đảm bảo an toàn vận hành, độ dẫn điện của nước phải nhỏ hơn 5 S/cm.
Thời gian đăng bài: 02/02/2023