Vývoj technologie výroby vodíku a ekonomické analýzy - Výroba vodíku v alkalickém elektrolytickém článku

Výroba vodíku v alkalických článcích je relativně vyspělá technologie výroby elektrolytického vodíku. Alkalický článek je bezpečný a spolehlivý, má životnost 15 let a je široce komerčně využíván.Pracovní účinnost alkalického článku je obecně 42% ~ 78%.V posledních několika letech dosáhly alkalické elektrolytické články pokroku ve dvou hlavních aspektech. Na jedné straně se zlepšila vylepšená účinnost článků a snížily se provozní náklady spojené se spotřebou elektrické energie.Na druhé straně se zvyšuje provozní proudová hustota a snižují se investiční náklady.

Princip činnosti alkalického elektrolyzéru je znázorněn na obrázku.Baterie se skládá ze dvou elektrod oddělených vzduchotěsnou membránou.Sestava baterie je ponořena do vysoké koncentrace alkalického kapalného elektrolytu KOH (20% až 30%), aby se maximalizovala iontová vodivost. Jako elektrolyty lze použít i roztoky NaOH a NaCl, ale běžně se nepoužívají. Hlavní nevýhodou elektrolytů je, že jsou korozivní.Článek pracuje při teplotě 65 °C až 100 °C. Katoda článku produkuje vodík a vzniklý OH - proudí přes membránu k anodě, kde se rekombinuje za vzniku kyslíku.

Pokročilé alkalické elektrolytické články jsou vhodné pro velkovýrobu vodíku. Alkalické elektrolytické články některých výrobců mají velmi vysokou kapacitu výroby vodíku (500 ~ 760 Nm3/h), s odpovídající spotřebou energie 2150 ~ 3534 kW.V praxi je pro zamezení vzniku hořlavých plynných směsí výtěžek vodíku omezen na 25 % až 100 % jmenovitého rozsahu, maximální povolená proudová hustota je asi 0,4A/cm2, provozní teplota je 5 až 100 °C, a maximální elektrolytický tlak se blíží 2,5 až 3,0 MPa.Při příliš vysokém elektrolytickém tlaku se zvyšují investiční náklady a výrazně se zvyšuje riziko tvorby škodlivé směsi plynů.Bez jakéhokoli pomocného čisticího zařízení může čistota vodíku vyrobeného elektrolýzou alkalických článků dosáhnout 99 %.Elektrolytická voda alkalických elektrolytických článků musí být čistá, aby byla elektroda chráněna a aby byl provoz bezpečný, vodivost vody je menší než 5S/cm.