Vývoj technológie výroby vodíka a ekonomická analýza - Výroba vodíka v alkalickom elektrolytickom článku

Výroba vodíka v alkalických článkoch je relatívne vyspelá technológia výroby elektrolytického vodíka. Alkalický článok je bezpečný a spoľahlivý, má životnosť 15 rokov a je široko komerčne využívaný.Pracovná účinnosť alkalického článku je vo všeobecnosti 42% ~ 78%.V posledných rokoch dosiahli alkalické elektrolytické články pokrok v dvoch hlavných aspektoch. Na jednej strane sa zlepšila vylepšená účinnosť článkov a znížili sa prevádzkové náklady spojené so spotrebou elektrickej energie.Na druhej strane sa zvyšuje prevádzková prúdová hustota a znižujú sa investičné náklady.

Princíp činnosti alkalického elektrolyzéra je znázornený na obrázku.Batéria pozostáva z dvoch elektród oddelených vzduchotesnou membránou.Zostava batérie je ponorená do vysokej koncentrácie alkalického tekutého elektrolytu KOH (20% až 30%), aby sa maximalizovala iónová vodivosť. Ako elektrolyty možno použiť aj roztoky NaOH a NaCl, ale bežne sa nepoužívajú. Hlavnou nevýhodou elektrolytov je, že sú žieravé.Bunka pracuje pri teplote 65 °C až 100 °C. Katóda článku produkuje vodík a výsledný OH - prúdi cez membránu k anóde, kde sa rekombinuje za vzniku kyslíka.

Pokročilé alkalické elektrolytické články sú vhodné na výrobu vodíka vo veľkom meradle. Alkalické elektrolytické články niektorých výrobcov majú veľmi vysokú kapacitu výroby vodíka (500 ~ 760 Nm3/h) so zodpovedajúcou spotrebou energie 2150 ~ 3534 kW.V praxi, aby sa zabránilo vytváraniu horľavých zmesí plynov, je výťažnosť vodíka obmedzená na 25% až 100% menovitého rozsahu, maximálna povolená prúdová hustota je asi 0,4A/cm2, prevádzková teplota je 5 až 100°C, a maximálny elektrolytický tlak je blízky 2,5 až 3,0 MPa.Pri príliš vysokom elektrolytickom tlaku sa zvyšujú investičné náklady a výrazne sa zvyšuje riziko tvorby škodlivej zmesi plynov.Bez akéhokoľvek pomocného čistiaceho zariadenia môže čistota vodíka produkovaného elektrolýzou alkalických článkov dosiahnuť 99 %.Elektrolytická voda v alkalickom elektrolytickom článku musí byť čistá, aby sa chránila elektróda a aby bola bezpečná prevádzka, vodivosť vody je menšia ako 5S/cm.