Vandenilio gamybos technologijos pažanga ir ekonominė analizė - Vandenilio gamyba šarminiame elektrolitiniame elemente

Šarminių elementų vandenilio gamyba yra gana brandi elektrolitinio vandenilio gamybos technologija. Šarminis elementas yra saugus ir patikimas, jo tarnavimo laikas yra 15 metų ir buvo plačiai naudojamas komerciniais tikslais.Šarminių elementų darbo efektyvumas paprastai yra 42–78%.Per pastaruosius kelerius metus šarminiai elektrolitiniai elementai padarė pažangą dviem pagrindiniais aspektais. Viena vertus, pagerintas elementų efektyvumas ir sumažintos eksploatacinės sąnaudos, susijusios su elektros vartojimu.Kita vertus, eksploatacinės srovės tankis didėja, o investicijų kaštai mažėja.

Šarminio elektrolizatoriaus veikimo principas parodytas paveikslėlyje.Baterija susideda iš dviejų elektrodų, atskirtų orui nepralaidžia diafragma.Akumuliatoriaus mazgas panardinamas į didelės koncentracijos šarminį skystą elektrolitą KOH (nuo 20% iki 30%), kad būtų padidintas jonų laidumas. NaOH ir NaCl tirpalai taip pat gali būti naudojami kaip elektrolitai, tačiau jie nėra plačiai naudojami. Pagrindinis elektrolitų trūkumas yra tai, kad jie yra koroziniai.Cąstelė veikia nuo 65 °C iki 100 °C temperatūroje. Ląstelės katodas gamina vandenilį, o susidaręs OH – teka per diafragmą į anodą, kur rekombinuodamas gamina deguonį.

Pažangūs šarminiai elektrolitiniai elementai yra tinkami didelio masto vandenilio gamybai. Kai kurių gamintojų pagaminti šarminiai elektrolitiniai elementai turi labai didelį vandenilio gamybos pajėgumą (500 ~ 760 Nm3/h), atitinkamai sunaudoja 2150 ~ 3534 kW.Praktiškai, siekiant išvengti degių dujų mišinių susidarymo, vandenilio išeiga ribojama iki 25% iki 100% vardinio diapazono, didžiausias leistinas srovės tankis yra apie 0,4A/cm2, darbinė temperatūra yra nuo 5 iki 100°C, o didžiausias elektrolizės slėgis yra artimas 2,5–3,0 MPa.Kai elektrolitinis slėgis yra per aukštas, išauga investicijų sąnaudos ir žymiai padidėja kenksmingo dujų mišinio susidarymo rizika.Be jokio pagalbinio valymo įrenginio, šarminių elementų elektrolizės būdu pagaminto vandenilio grynumas gali siekti 99%.Šarminių elektrolitų elementų elektrolitinis vanduo turi būti grynas, siekiant apsaugoti elektrodą ir saugiai eksploatuoti, vandens laidumas yra mažesnis nei 5S/cm.