Progreso de la tecnología de producción de hidrógeno y análisis económico - Producción de hidrógeno en celda electrolítica alcalina

La producción de hidrógeno de celda alcalina es una tecnología de producción de hidrógeno electrolítico relativamente madura. La pila alcalina es segura y confiable, tiene una vida útil de 15 años y ha sido ampliamente utilizada comercialmente.La eficiencia de trabajo de la celda alcalina es generalmente del 42% al 78%.En los últimos años, las celdas electrolíticas alcalinas han avanzado en dos aspectos principales. Por un lado, se ha mejorado la eficiencia mejorada de las celdas y se han reducido los costes operativos asociados al consumo eléctrico.Por otro lado, la densidad de corriente operativa aumenta y el costo de inversión disminuye.

El principio de funcionamiento del electrolizador alcalino se muestra en la figura.La batería consta de dos electrodos separados por un diafragma hermético.El ensamblaje de la batería se sumerge en una alta concentración de electrolito líquido alcalino KOH (20 % a 30 %) para maximizar la conductividad iónica. Las soluciones de NaOH y NaCl también se pueden usar como electrolitos, pero no se usan comúnmente. La principal desventaja de los electrolitos es que son corrosivos.La celda opera a una temperatura de 65 °C a 100 °C. El cátodo de la celda produce hidrógeno y el OH resultante fluye a través del diafragma hacia el ánodo, donde se recombina para producir oxígeno.

Las celdas electrolíticas alcalinas avanzadas son adecuadas para la producción de hidrógeno a gran escala. Las celdas electrolíticas alcalinas fabricadas por algunos fabricantes tienen una capacidad de producción de hidrógeno muy alta (500 ~ 760 Nm3/h), con un consumo de energía correspondiente de 2150 ~ 3534 kW.En la práctica, para evitar la creación de mezclas de gases inflamables, la producción de hidrógeno se limita del 25 % al 100 % del rango nominal, la densidad de corriente máxima permitida es de aproximadamente 0,4 A/cm2, la temperatura de funcionamiento es de 5 a 100 °C, y la presión electrolítica máxima es cercana a 2,5 a 3,0 MPa.Cuando la presión electrolítica es demasiado alta, el costo de inversión aumenta y el riesgo de formación de mezclas de gases nocivos aumenta significativamente.Sin ningún dispositivo de purificación auxiliar, la pureza del hidrógeno producido por electrólisis de celda alcalina puede alcanzar el 99%.El agua electrolítica de la celda electrolítica alcalina debe ser pura, para proteger el electrodo y un funcionamiento seguro, la conductividad del agua es inferior a 5S/cm.