Tiến bộ công nghệ sản xuất hydro và phân tích kinh tế - Sản xuất hydro trong pin điện phân kiềm

Sản xuất hydro tế bào kiềm là một công nghệ sản xuất hydro điện phân tương đối trưởng thành. Tế bào kiềm an toàn và đáng tin cậy, với tuổi thọ 15 năm và đã được sử dụng rộng rãi trong thương mại.Hiệu quả làm việc của tế bào kiềm nói chung là 42% ~ 78%.Trong vài năm qua, các tế bào điện phân kiềm đã đạt được tiến bộ ở hai khía cạnh chính. Một mặt, hiệu quả tế bào được cải thiện đã được cải thiện và chi phí vận hành liên quan đến tiêu thụ điện đã giảm.Mặt khác, mật độ dòng điện vận hành tăng và chi phí đầu tư giảm.

Nguyên lý làm việc của máy điện phân kiềm được thể hiện trong hình.Pin bao gồm hai điện cực được ngăn cách bởi màng ngăn kín khí.Cụm pin được ngâm trong dung dịch điện phân dạng lỏng có tính kiềm KOH (20% đến 30%) nồng độ cao để tối đa hóa độ dẫn ion. Dung dịch NaOH và NaCl cũng có thể được sử dụng làm chất điện phân, nhưng chúng không được sử dụng phổ biến. Nhược điểm chính của chất điện phân là chúng có tính ăn mòn.Tế bào hoạt động ở nhiệt độ từ 65 ° C đến 100 ° C. Cực âm của tế bào tạo ra hydro và kết quả là OH - chảy qua màng ngăn đến cực dương, nơi nó tái hợp để tạo ra oxy.

Các tế bào điện phân kiềm tiên tiến phù hợp để sản xuất hydro quy mô lớn. Pin điện phân kiềm của một số nhà sản xuất có công suất tạo hydro rất cao ở mức (500 ~ 760Nm3/h), với mức tiêu thụ điện năng tương ứng là 2150 ~ 3534kW.Trong thực tế, để ngăn chặn việc tạo ra các hỗn hợp khí dễ cháy, hiệu suất hydro được giới hạn trong phạm vi định mức từ 25% đến 100%, mật độ dòng điện tối đa cho phép là khoảng 0,4A/cm2, nhiệt độ hoạt động là 5 đến 100°C, và áp suất điện phân tối đa là gần 2,5 đến 3,0 MPa.Khi áp suất điện phân quá cao, chi phí đầu tư tăng và nguy cơ hình thành hỗn hợp khí độc hại tăng đáng kể.Không có bất kỳ thiết bị tinh chế phụ trợ nào, độ tinh khiết của hydro được tạo ra từ quá trình điện phân tế bào kiềm có thể đạt tới 99%.Nước điện giải tế bào điện phân kiềm phải tinh khiết, để bảo vệ điện cực và vận hành an toàn, độ dẫn điện của nước nhỏ hơn 5S/cm.