Алкални електролизер

Смањење трошкова зеленог водоника произведеног електролизом воде је веома пожељно да би се смањили трошкови енергетске транзиције. Ово не захтева само јефтину зелену електричну енергију, већ и ниже капиталне трошкове. Ово последње је посебно важно, будући да ће будућа постројења за електролизу радити на бази (вишка) варијабилне обновљиве електричне енергије ограничавајући број радних сати и самим тим повећавајући релативно допринос капиталних трошкова. Постоје три начина да се смање капитални трошкови: економија обима, економија бројева и иновација.
„Економија обима“ значи да су велика постројења релативно јефтинија. У хемијској индустрији је типично да је десет пута веће постројење само пет пута скупље, што значи да су капитални трошкови по јединици произведеног производа фактор два нижи. Питање је да ли ће се ово скалирање применити и на постројења за електролизу, пошто електролизатори не „скалирају добро“: због ограничења у управљању топлотом, тренутни алкални димњаци су ограничени на величину од приближно 10 МВ и не очекује се да ће се овај број много повећати у будућност. То значи да ће за већа постројења електролизатори само морати да буду "нумерисани", што имплицира да постоје ограничене предности електролизера. У исто време, димњаци доприносе само 10-20% укупних трошкова постројења, а осталих 80-90% трошкова добро се скалирају. Стога и даље очекујемо добру економију обима за постројења за електролизу воде, иако би она могла бити нешто неповољнија него за нормална хемијска постројења.
„Економија бројева“ значи да када се произведе више јединица истог производа, оне постају јефтиније због аутоматизоване производње и других оптимизација ланца снабдевања. Најпознатији пример су соларни панели где су на овај начин постигнута огромна смањења трошкова. Такође, у области електролизера постоји огроман потенцијал за „економију обима“, будући да се тренутно већина електролизера још увек прави на веома радно интензиван начин са ручним склапањем ћелија у гомиле. Због све веће потражње за електролизерима, већ видимо да произвођачи почињу да развијају аутоматизоване производне линије што доводи до значајног смањења трошкова.
И „економија обима“ и „економија броја“ ће допринети смањењу трошкова, али постоји и компромис између њих: већи димњаци и модули (који укључују ао пумпе, сепараторе гас-течност и измењиваче топлоте) подразумевају да број јединица ће бити мањи и стога ће предности „економије бројева“ бити мање. Међутим, тржиште електролизера за воду ће бити толико велико да ће чак и са великим наслагама и модулима и даље бити значајне „економије бројева“. То чини да за електролизу воде "економија обима" и "економија бројева" могу бити комплементарне.
Још један главни покретач смањења трошкова биће иновације. Иако алкална технологија постоји већ више од 100 година, још увек има довољно простора за техничке иновације, посебно у погледу тренутне густине на којој се технологија користи. У поређењу са традиционалном технологијом алкалне електролизе, густина струје се може повећати за више од пет фактора кроз иновације у дијафрагми, премазима електрода и дизајну ћелија. Слика 3 приказује шематски приказ концептуалног система алкалне електролизе који би могао бити на тржишту 2030. Табела 2 показује одговарајуће карактеристике перформанси таквог електролизера, показујући да излаз водоника таквог електролизера може бити фактор десет већи од традиционалног алкални електролизатори. Тиме се ефективно смањују трошкови произведеног водоника, јер димњак није десет пута скупљи од традиционалног.

Постоји много начина на које електролиза производње водоника може имати користи како за појединце, тако и за предузећа. Можда главна предност ове технике укључује производњу зеленог водоника за разлику од ослањања на плави водоник (производ који се добија из традиционалних извора фосилних горива као што је природни гас). Другим речима, електролизер нуди обновљиво средство за производњу енергије.

Стога је јасно зашто се електролизер често користи у индустрији водоничних горивних ћелија. Овај гас се може сакупљати и складиштити да би се ћелије напуниле када се исцрпе; драматично продужавајући њихов животни век уз обезбеђивање поузданих извора енергије.

Још једна занимљива апликација која укључује складиштење водоника укључује како се може интегрисати у постојеће зелене технологије. На пример, може доћи до тренутака када ветротурбине нису у стању да произведу довољан ниво снаге због временских услова. Електролизер на лицу места може се користити као редундантни систем.

Други пример укључује ситуације када се производи вишак електричне енергије из мреже. За разлику од смањења производње, ова снага се може преусмерити на електролизатор; што резултира адекватнијим залихама водоника за будућу употребу.[9]

Алкална електролиза воде истиче се по својој изузетној скалабилности, прилагођавајући се без напора различитим потребама производње водоника. Ова свестраност га чини применљивим у читавом спектру сценарија, од иницијатива скромних размера до експанзивних индустријских процеса. Поред тога, продужени радни век алкалне електролизе обезбеђује конзистентно и одрживо снабдевање водоником током дужег трајања.
Исплативост алкалне електролизе је још једна значајна предност, јер њена опрема захтева мање скупе материјале у поређењу са алтернативним методама производње водоника. Ова приступачност проширује његову доступност, проширујући његову привлачност на разнолику базу корисника, укључујући мала предузећа и истраживачке институције.

Једноставност дефинише одржавање система алкалне електролизе. Њихов једноставан дизајн захтева минималну пажњу и услугу, елиминишући потребу за специјализованим вештинама или скупим рутинама одржавања, постављајући га као погодан избор за производњу водоника.

Рад на нижим температурама је кључна предност алкалне електролизе, доприносећи смањеној потрошњи енергије и повећању укупне ефикасности. Овај енергетски ефикасан процес резултира уштедом трошкова и смањеним утицајем на животну средину.
Производња водоника високе чистоће је додатна предност алкалне електролизе, посебно кључна за примену у индустријама као што су горивне ћелије и хемикалије. Осигурање врхунских перформанси и поузданости у овим секторима учвршћује алкалну електролизу као пожељну методу за производњу водоника.

Коначно, вредан је пажње еколошки потенцијал алкалне електролизе. Интеграцијом обновљивих извора енергије као што су соларна или енергија ветра, процес значајно смањује емисије угљеника и умањује ослањање на фосилна горива, усклађујући се са свеобухватним циљем неговања одрживог и еколошки свесног енергетског система.

Укратко, алкална електролиза воде нуди вишеструки низ предности за производњу водоника. Његова скалабилност, економичност, атрибути за мало одржавања, способност рада на нижим температурама, излаз водоника високе чистоће и еколошки прихватљиве карактеристике позиционирају га као убедљиво решење за различите примене. Било да се користи у малим пројектима или великим индустријским окружењима, алкална електролиза воде се појављује као поуздан и одржив извор водоника.

Алкални електролизатор је уређај који користи раствор електролита, обично калијум или натријум хидроксид, да подели молекуле воде на водоник и кисеоник кроз процес који се назива електролиза. Хемијски принцип иза алкалног електролизера је заснован на принципима електрохемије. У електрохемији, хемијске реакције су вођене преносом електрона са једне супстанце на другу. Када се електрична струја примени на раствор електролита, то доводи до тога да раствор електролита пролази кроз процес који се назива електролиза. Током овог процеса, електрична струја узрокује да се молекули воде раздвоје на саставне атоме водоника и кисеоника.
У алкалном електролизеру, процес је омогућен присуством раствора електролита, који садржи хидроксидне јоне (ОХ-) који олакшавају пренос електрона између електрода и молекула воде. Хидроксидни јони привлаче позитивно наелектрисану аноду (електроду која је повезана са позитивним терминалом извора напајања), а јони водоника (Х+) привлаче негативно наелектрисану катоду (електрода повезана са негативним терминалом извора напајања) .
На аноди, молекули воде се оксидују да формирају гас кисеоника и позитивно наелектрисане јоне водоника: 2Х2О → О2 + 4Х+ + 4е-
На катоди се јони водоника редукују да би формирали водоник: 4Х+ + 4е- → 2Х2
Све у свему, реакција се може изразити као: 2Х2О → 2Х2 + О2
Раствор електролита игра важну улогу у процесу тако што обезбеђује проводни медијум за проток електрона између електрода и молекула воде. Хидроксидни јони у раствору електролита такође помажу у одржавању стабилног пХ нивоа, што је важно за ефикасно функционисање електролизера.
Укратко, алкални електролизатор функционише тако што користи раствор електролита како би олакшао пренос електрона између електрода и молекула воде, што резултира производњом гаса водоника и кисеоника.

Алкални електролизатори се обично конструишу од материјала који су отпорни на корозију и могу да издрже тешке услове процеса електролизе. Главни материјали који се користе у алкалним електролизерима укључују:

електроде:Електроде у алкалним електролизерима су обично направљене од никла, никлованог челика или титанијума обложеног легуром на бази никла. Ови материјали су отпорни на корозију и могу издржати оштре услове процеса електролизе.

мембрана:Алкални електролизатори користе течни КОХ електролит, тако да им није потребна мембрана.

Компоненте ћелије:Компоненте ћелија у алкалним електролизерима, као што су оквири ћелија, сепаратори и посуде под притиском, обично су направљене од материјала као што су нерђајући челик, угљенични челик или легуре никла. Ови материјали су отпорни на корозију и могу издржати оштре услове процеса електролизе.

Алкални електролизатори су исплатива и ефикасна опција за производњу водоника. Имају неколико предности у односу на друге типове електролизера, укључујући већу енергетску ефикасност, ниску цену, производњу водоника високе чистоће и механичку робусност. Алкални електролизатори су направљени од материјала који су отпорни на корозију и могу да издрже тешке услове процеса електролизе, као што су никл, никловани челик, титан обложен легуром на бази никла, нерђајући челик, угљенични челик и легуре никла. Коришћењем алкалних електролизера, индустрије могу да производе водоник високе чистоће ефикасније и по нижој цени, доприносећи одрживијој и чистијој енергетској будућности.

Производи се продају у свим регионима Кине и извозе у земље широм света. Продати су у више од 20 земаља и региона укључујући Сједињене Државе, Немачку, Мароко, Кенију, Саудијску Арабију, Вијетнам, Алжир, Индију, Танзанију и Тајван. Успешно обезбеђена позната предузећа као што су Цхина Аероспаце, ПетроЦхина, Цхина Нуцлеар Гроуп, БИД, Јиули Специалти, Тони Елецтроницс, Зхенг Енерги Гроуп и друга позната предузећа. Постоје многе зелене станице за хидрогенизацију водоника као што су Вуланцхабу, Хаикоу, Хаинан, Хаинан Хаикоу, Иуннан Кунминг, итд. пружају пројекте зелене и водоника.