A hidrogén előállítási technológiája és gazdasági elemzése - Hidrogén előállítás lúgos elektrolitikus cellában

Az alkálicellás hidrogéntermelés egy viszonylag kiforrott elektrolitikus hidrogéntermelési technológia. Az alkáli cella biztonságos és megbízható, élettartama 15 év, és széles körben használják a kereskedelemben.Az alkáli cellák működési hatékonysága általában 42% ~ 78%.Az elmúlt néhány évben a lúgos elektrolitikus cellák két fő szempontból haladtak előre. Egyrészt javult a cella hatékonysága, és csökkentek a villamosenergia-fogyasztással kapcsolatos üzemeltetési költségek.Másrészt nő az üzemi áramsűrűség és csökken a beruházási költség.

A lúgos elektrolizáló működési elve az ábrán látható.Az akkumulátor két elektródából áll, amelyeket légmentesen záródó membrán választ el egymástól.Az ionvezetőképesség maximalizálása érdekében az akkumulátoregységet nagy koncentrációjú lúgos, folyékony KOH elektrolitba merítik (20–30%). NaOH és NaCl oldatok is használhatók elektrolitként, de ezeket nem használják általánosan. Az elektrolitok fő hátránya, hogy korrozívak.A cella 65 °C és 100 °C közötti hőmérsékleten működik. A cella katódja hidrogént termel, és a keletkező OH - a membránon keresztül az anódhoz áramlik, ahol újraegyesülve oxigént termel.

A fejlett lúgos elektrolitikus cellák alkalmasak nagyüzemi hidrogéntermelésre. Az egyes gyártók által gyártott alkáli elektrolitikus cellák nagyon magas hidrogéntermelési kapacitással rendelkeznek (500 ~ 760 Nm3/h), ennek megfelelő fogyasztásuk 2150 ~ 3534 kW.A gyakorlatban az éghető gázkeverékek kialakulásának megakadályozása érdekében a hidrogén hozamot a névleges tartomány 25-100%-ára korlátozzák, a megengedett legnagyobb áramsűrűség kb. 0,4A/cm2, az üzemi hőmérséklet 5-100°C, és a maximális elektrolitikus nyomás közel 2,5-3,0 MPa.Ha az elektrolit nyomás túl magas, akkor a beruházási költség megnő, és jelentősen megnő a káros gázkeverék képződésének kockázata.Kiegészítő tisztítóberendezés nélkül a lúgos cellás elektrolízissel előállított hidrogén tisztasága elérheti a 99%-ot.Az alkáli elektrolitikus cellás elektrolitvíznek tisztának kell lennie, az elektróda védelme és a biztonságos működés érdekében a víz vezetőképessége kisebb, mint 5S/cm.