Fortschritt der Wasserstofferzeugungstechnologie und wirtschaftliche Analyse - Wasserstofferzeugung in alkalischen Elektrolysezellen

Die Alkalizellen-Wasserstofferzeugung ist eine relativ ausgereifte elektrolytische Wasserstofferzeugungstechnologie. Die Alkalizelle ist sicher und zuverlässig, hat eine Lebensdauer von 15 Jahren und ist kommerziell weit verbreitet.Die Arbeitseffizienz von Alkalizellen beträgt im Allgemeinen 42 % ~ 78 %.In den letzten Jahren haben alkalische Elektrolysezellen in zwei Hauptaspekten Fortschritte gemacht. Zum einen wurde der verbesserte Zellwirkungsgrad verbessert und die mit dem Stromverbrauch verbundenen Betriebskosten gesenkt.Andererseits steigt die Betriebsstromdichte und die Investitionskosten sinken.

Das Arbeitsprinzip des alkalischen Elektrolyseurs ist in der Abbildung dargestellt.Die Batterie besteht aus zwei Elektroden, die durch eine luftdichte Membran getrennt sind.Die Batteriebaugruppe wird in eine hohe Konzentration des alkalischen flüssigen Elektrolyten KOH (20 % bis 30 %) getaucht, um die Ionenleitfähigkeit zu maximieren. NaOH- und NaCl-Lösungen können auch als Elektrolyte verwendet werden, werden jedoch nicht häufig verwendet. Der Hauptnachteil von Elektrolyten ist, dass sie ätzend sind.Die Zelle arbeitet bei einer Temperatur von 65 °C bis 100 °C. Die Kathode der Zelle erzeugt Wasserstoff, und das entstehende OH – fließt durch das Diaphragma zur Anode, wo es rekombiniert, um Sauerstoff zu erzeugen.

Fortschrittliche alkalische Elektrolysezellen eignen sich für die großtechnische Wasserstoffproduktion. Alkalische Elektrolysezellen einiger Hersteller haben eine sehr hohe Wasserstoffproduktionskapazität von (500 ~ 760 Nm3/h) mit einem entsprechenden Stromverbrauch von 2150 ~ 3534 kW.In der Praxis ist die Wasserstoffausbeute auf 25 % bis 100 % des Nennbereichs begrenzt, die maximal zulässige Stromdichte beträgt etwa 0,4 A/cm2, die Betriebstemperatur beträgt 5 bis 100 °C, um die Bildung brennbarer Gasgemische zu verhindern. und der maximale Elektrolysedruck liegt nahe bei 2,5 bis 3,0 MPa.Wenn der Elektrolysedruck zu hoch ist, steigen die Investitionskosten und das Risiko der Bildung eines schädlichen Gasgemisches steigt erheblich.Ohne eine zusätzliche Reinigungsvorrichtung kann die Reinheit des durch die alkalische Zellelektrolyse erzeugten Wasserstoffs 99 % erreichen.Das elektrolytische Wasser der alkalischen Elektrolysezelle muss rein sein, um die Elektrode und einen sicheren Betrieb zu schützen, die Wasserleitfähigkeit beträgt weniger als 5S/cm.