Kemajuan teknologi produksi hidrogen dan analisis ekonomi - Produksi hidrogen dalam sel elektrolit alkali

Produksi hidrogen sel basa adalah teknologi produksi hidrogen elektrolitik yang relatif matang. Sel alkalin aman dan andal, dengan masa hidup 15 tahun, dan telah banyak digunakan secara komersial.Efisiensi kerja sel alkaline umumnya 42% ~ 78%.Dalam beberapa tahun terakhir, sel elektrolitik alkali telah membuat kemajuan dalam dua aspek utama. Di satu sisi, efisiensi sel yang ditingkatkan telah ditingkatkan dan biaya pengoperasian yang terkait dengan konsumsi listrik telah berkurang.Di sisi lain, kerapatan arus operasi meningkat dan biaya investasi menurun.

Prinsip kerja elektroliser alkali ditunjukkan pada gambar.Baterai terdiri dari dua elektroda yang dipisahkan oleh diafragma kedap udara.Rakitan baterai dicelupkan ke dalam cairan alkali elektrolit KOH konsentrasi tinggi (20% hingga 30%) untuk memaksimalkan konduktivitas ionik. Larutan NaOH dan NaCl juga dapat digunakan sebagai elektrolit, tetapi tidak umum digunakan. Kerugian utama dari elektrolit adalah sifatnya yang korosif.Sel beroperasi pada suhu 65 °C hingga 100 °C. Katoda sel menghasilkan hidrogen, dan OH- yang dihasilkan mengalir melalui diafragma ke anoda, di mana ia bergabung kembali untuk menghasilkan oksigen.

Sel elektrolitik alkali canggih cocok untuk produksi hidrogen skala besar. Sel elektrolit alkali yang dibuat oleh beberapa produsen memiliki kapasitas produksi hidrogen yang sangat tinggi pada (500 ~ 760Nm3/jam), dengan konsumsi daya yang sesuai sebesar 2150 ~ 3534kW.Dalam praktiknya, untuk mencegah terciptanya campuran gas yang mudah terbakar, hasil hidrogen dibatasi hingga 25% hingga 100% dari kisaran pengenal, densitas arus maksimum yang diijinkan adalah sekitar 0,4A/cm2, suhu operasi adalah 5 hingga 100°C, dan tekanan elektrolitik maksimum mendekati 2,5 hingga 3,0 MPa.Ketika tekanan elektrolit terlalu tinggi, biaya investasi meningkat dan risiko pembentukan campuran gas berbahaya meningkat secara signifikan.Tanpa alat pemurnian tambahan, kemurnian hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis sel alkali dapat mencapai 99%.Air elektrolit sel elektrolit alkali harus murni, untuk melindungi elektroda dan operasi yang aman, konduktivitas air kurang dari 5S / cm.