Напредък на технологията за производство на водород и икономически анализ - Производство на водород в алкална електролитна клетка

Производството на водород с алкални клетки е сравнително зряла технология за електролитно производство на водород. Алкалната клетка е безопасна и надеждна, с продължителност на живота 15 години и се използва широко в търговската мрежа.Работната ефективност на алкалната клетка обикновено е 42% ~ 78%.През последните няколко години алкалните електролитни клетки постигнаха напредък в два основни аспекта. От една страна, подобрената ефективност на клетките е подобрена и оперативните разходи, свързани с потреблението на електроенергия, са намалени.От друга страна, плътността на работния ток се увеличава и инвестиционните разходи намаляват.

Принципът на работа на алкалния електролизер е показан на фигурата.Батерията се състои от два електрода, разделени от херметична диафрагма.Батерийният модул е ​​потопен във висока концентрация на алкален течен електролит KOH (20% до 30%), за да се увеличи максимално йонната проводимост. Разтворите на NaOH и NaCl също могат да се използват като електролити, но те не се използват често. Основният недостатък на електролитите е, че са корозивни.Клетката работи при температура от 65 °C до 100 °C. Катодът на клетката произвежда водород, а полученият OH - тече през диафрагмата към анода, където се рекомбинира, за да се получи кислород.

Усъвършенстваните алкални електролитни клетки са подходящи за широкомащабно производство на водород. Алкалните електролитни клетки, произведени от някои производители, имат много висок капацитет за производство на водород при (500 ~ 760 Nm3/h), със съответна консумация на енергия от 2150 ~ 3534 kW.На практика, за да се предотврати създаването на запалими газови смеси, добивът на водород е ограничен до 25% до 100% от номиналния диапазон, максималната допустима плътност на тока е около 0,4A/cm2, работната температура е 5 до 100°C, и максималното електролитно налягане е близо до 2,5 до 3,0 MPa.Когато електролитното налягане е твърде високо, инвестиционните разходи се увеличават и рискът от образуване на вредна газова смес се увеличава значително.Без никакво спомагателно устройство за пречистване, чистотата на водорода, произведен чрез алкална клетъчна електролиза, може да достигне 99%.Електролитната вода за алкални електролитни клетки трябва да бъде чиста, за да се защити електродът и безопасната работа, проводимостта на водата е по-малка от 5S/cm.