Принцип технологии производства водорода щелочным электролизом воды и состояние рынка

Принцип технологии производства водорода щелочным электролизом воды и состояние рынка

Технология щелочного электролиза воды (АЛК): Обычно в качестве электролита используется раствор гидроксида калия (КОН), в качестве диафрагмы используется пористая мембрана, а в качестве катализатора используется неблагородный металл на основе никеля. Преимущество этой технологии в том, что она зрелая и недорогая. Это основная технология электролиза воды.

Структура электролизера: Щелочные электролизеры в основном состоят из полярных пластин (биполярные пластины + полюсные рамки), каталитических электродов, диафрагм, уплотнений и других компонентов.

Каталитические электроды: большинство электродов, используемых в настоящее время в щелочных электролизерах, изготовлены из материалов на основе никеля. Они в основном изготовлены из сетки из чистого никеля и пеноникеля в качестве основного материала и покрыты катализаторами с использованием таких процессов, как напыление, нанесение валика и химическое покрытие для повышения эффективности электролиза. Большинство катализаторов представляют собой катализаторы на основе никеля, представленные никелем Ренея, или катализаторы из драгоценных металлов и т. д.

Диафрагмы: Первоначально в основном использовались асбестовые сепараторы, но набухание асбеста в щелочном электролите и вред, наносимый асбестом людям, постепенно были устранены. В настоящее время в промышленности широко применяется новый композитный сепаратор на основе полифениленсульфида (ПФС). ППС, как база, может обеспечить определенную физическую поддержку. В то же время ткань ППС обладает отличными термостойкостью, высокой механической прочностью и отличными электрическими свойствами. Однако гидрофильность материала ППС слабая, что приведет к слишком большому внутреннему сопротивлению электролизера. Поэтому в настоящее время ППС модифицируется, например, путем нанесения полимерного покрытия и оксида циркония для формирования композитного сепаратора для повышения его гидрофильности.

Полярная пластина: это вспомогательный компонент щелочного электролизера. Его функция — поддерживать электрод и сепаратор и проводить электричество.

Принцип работы: В щелочных электролизерах в качестве электролита обычно используется 30% раствор гидроксида калия (KOH) или 25% раствор гидроксида натрия (NaOH). Под действием постоянного тока молекулы воды претерпевают реакцию восстановления выделения водорода на катоде. Образуются газообразный водород и гидроксильные ионы. Ионы гидроксида проходят через материал сепаратора под действием электрического поля, достигают анода и теряют электроны с образованием кислорода и воды.

Система электролитического производства водорода в основном включает в себя электролизер и вспомогательную систему противовыбросового превентора:

Вспомогательная система противовыбросового превентора состоит из оборудования электропитания (источник питания, трансформатор, выпрямитель и т. д.), оборудования разделения, осушки и очистки газа и жидкости и другого оборудования.

Как правило, стоимость системы производства водорода из воды щелочным электролизом состоит из: электролизера (50%), электрооборудования (15%), оборудования для разделения газов, сушки и очистки (15%) и другого оборудования (20%).

В электролизере собраны диафрагма и электрод в сборе (57 %), пакет в сборе и торцевая пластина (10 %), биполярная пластина (7 %), мелкие компоненты (4 %), структурный слой (14 %) и пористый передающий слой ( 8%) является основным компонентом электролиза.