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Umeletrolisador alcalino(também conhecido como um sistema de eletrolise da água alcalina (AWE)) é um tipo de dispositivo eletroquímico usado para dividir a água em hidrogênio (H₂) e oxigênio (O₂) através de eletrolise em uma solução eletrolítica alcalina. Esta tecnologia tem sido amplamente utilizada para produção de hidrogênio devido à sua confiabilidade, longa vida útil e custo relativamente baixo em comparação com outras tecnologias de eletrolisadores, como a eletrolise de membrana de troca iônica (PEM).

1. Princípio de Funcionamento do AWE

Os eletrólitos alcalinos operam com base no princípio da eletrólise da água, que envolve a decomposição das moléculas de água usando energia elétrica. O sistema consiste em uma solução eletrolítica, eletrodos, um diafragma (separador) e uma fonte de energia externa.

No cátodo (-, reação de evolução de hidrogênio, HER):

No ânodo (+, reação de evolução de oxigênio, OER):

A resposta geral é:

Isso significa que para cada duas moléculas de água, o sistema produz duas moléculas de gás hidrogênio e uma molécula de gás oxigênio.

Componentes Chave de um Eletrolisador Alcalino
a. Eletrolito (Solução Alcalina)
O eletrolito é uma solução concentrada de hidróxido de potássio (KOH, 20-40%) ou hidróxido de sódio (NaOH, 20-40%).
Ele serve como um meio para o transporte de íons, garantindo que os íons hidróxido (OH⁻) se movam entre os eletrodos.
b. Eletrodos (Ânodo e Cátodo)
Os eletrodos são tipicamente feitos de materiais à base de níquel ou outros metais resistentes à corrosão.
O cátodo (onde o hidrogênio é produzido) é frequentemente revestido com catalisadores à base de níquel, ferro ou cobalto para aumentar a eficiência.
O ânodo (onde o oxigênio é produzido) é geralmente feito de aço inoxidável revestido com níquel ou revestido com materiais como óxidos de manganês ou cobalto para melhor desempenho de oxidação.
c. Diafragma (Separador)
Um diafragma poroso de amianto, polímero ou cerâmica separa as câmaras do ânodo e do cátodo.
Permite o movimento de íons hidróxido (OH⁻) enquanto impede a mistura de gases hidrogênio e oxigênio para garantir a segurança.
d. Fonte de Energia
Uma fonte de energia de corrente contínua (CC) fornece a energia necessária para a divisão da água.
A voltagem aplicada entre os eletrodos geralmente varia de 1,8V a 2,4V por célula, dependendo das condições de operação.

3. Vantagens dos Eletrolisadores Alcalinos
✅ a. Tecnologia Madura e Bem Estabelecida
A eletrólise alcalina tem sido utilizada na produção industrial de hidrogênio por mais de um século.
É amplamente aplicada em indústrias como produção de fertilizantes, processamento de metais e fabricação de produtos químicos.
✅ b. Custo Mais Baixo em Comparação com Eletrolisadores PEM
Utiliza materiais baratos e amplamente disponíveis (por exemplo, eletrodos de níquel em vez de metais preciosos como platina ou irídio).
Não há necessidade de membranas condutoras de prótons caras.
✅ c. Longa Vida Útil Operacional
Pode operar por dezenas de milhares de horas com a manutenção adequada.
Operação estável em aplicações de produção contínua de hidrogênio.
✅ d. Escalável para Produção de Hidrogênio em Grande Escala
Adequado para aplicações em escala industrial devido à sua capacidade de operar em grandes pilhas.