Производство зеленого водорода: почему щелочные электролизеры лидируют на рынке

Введение

Поскольку мир переходит на возобновляемые источники энергии, зеленый водород, производимый с помощью электролиза, работающего на чистом электричестве, стал ключевым игроком в декарбонизации таких отраслей, как транспорт, сталелитейная и химическая промышленность. Среди различных технологий электролиза щелочные электролизеры (ALK) в настоящее время доминируют на рынке. Но почему?

В этом блоге мы рассмотрим преимущества щелочные электролизеры, их роль в производстве зеленого водорода и почему они остаются предпочтительным выбором для крупномасштабных проектов.

Что такое щелочные электролизеры?

Щелочные электролизеры существуют уже несколько десятилетий и являются одной из самых зрелых технологий производства водорода. Они используют щелочной раствор (обычно гидроксид калия, KOH) в качестве электролита и электроды на основе никеля для расщепления воды (H₂O) на водород (H₂) и кислород (O₂) посредством электрохимической реакции.

Ключевая реакция:

На катоде: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
На аноде: 2OH⁻ → ½O₂ + H₂O + 2e⁻

Почему щелочные электролизеры доминируют на рынке

1. Проверенная технология и надежность

Щелочные электролизеры использовались для промышленного производства водорода с начала 20 века. Их долгая история делает их выбором с низким риском для крупномасштабных проектов по сравнению с более новыми технологиями, такими как PEM (протонообменная мембрана) или SOEC (твердооксидные электролизеры).

2. Снижение капитальных затрат

Одним из самых больших преимуществ систем ALK является их экономичность. Они используют недрагоценные металлы (например, никель вместо платины или иридия), что делает их значительно дешевле, чем Электролизеры ПЭМ, которые используют дорогие катализаторы.

3. Масштабируемость для промышленного использования

Щелочные электролизеры идеально подходят для крупномасштабного производства водорода, например, на заводах по производству аммиака или нефтеперерабатывающих заводах.

4. Более длительный срок службы и долговечность

С меньшим количеством проблем с деградацией, чем системы PEM, ALK часто имеют срок службы около 20 лет, что снижает долгосрочные эксплуатационные расходы. Их прочная конструкция делает их пригодными для суровых промышленных условий.

5. Совместимость с возобновляемыми источниками энергии

Хотя для ALK традиционно требовались стабильные входные мощности, достижения в области динамической эксплуатации улучшили их способность работать с непостоянными возобновляемыми источниками, такими как ветер и солнце.

Проблемы и будущие улучшения

Несмотря на свои преимущества, щелочные электролизеры имеют некоторые ограничения:

Низкая эффективность при частичных нагрузках. Они работают лучше всего при стабильной работе с высокой производительностью.

Более медленное время отклика – меньшая гибкость, чем у электролизеров PEM, для быстрых циклов запуска-остановки.

Техническое обслуживание жидкого электролита – требует периодического пополнения и контроля коррозии.

Однако такие нововведения, как:
Современные электродные материалы (повышение эффективности)
Конфигурации с нулевым зазором (снижение потерь энергии)
Гибридные системы (АЛК + ПЭМ)
помогают ALK оставаться конкурентоспособными.

Заключение: щелочные электролизеры лидируют в гонке за «зеленый» водород

В то время как новые технологии электролизеров привлекают внимание, щелочные электролизеры остаются лидерами рынка благодаря своей экономической эффективности, масштабируемости и доказанной надежности. По мере роста спроса на зеленый водород ALK продолжат играть важную роль в энергетическом переходе, особенно для крупных промышленных применений.

На данный момент они являются лучшим решением для экономически эффективного крупномасштабного производства экологически чистого водорода.