Что такое щелочной электролизер

Один щелочной электролизер (также известный как система щелочного водного электролиза (AWE)) является типом электрохимического устройства, используемого для разложения воды на водород (H₂) и кислород (O₂) с помощью электролиза в щелочном электролите. Эта технология широко используется для производства водорода благодаря своей надежности, долгому сроку службы и относительно низкой стоимости по сравнению с другими технологиями электролизеров, такими как электролиз с протонно-обменной мембраной (PEM).

1. Принцип работы AWE

Щелочные электролизеры работают на основе принципа электролиза воды, который включает разложение молекул воды с использованием электрической энергии. Система состоит из электролитного раствора, электродов, диафрагмы (разделителя) и внешнего источника питания.

На катоде (-, реакция эволюции водорода, HER):

На аноде (+, реакция эволюции кислорода, OER):

Общая реакция:

Это означает, что для каждых двух молекул воды система производит две молекулы водорода и одну молекулу кислорода.

ключевые компоненты щелочного электролизера
а. Электролит (щелочной раствор)
Электролит представляет собой концентрированный раствор гидроксида калия (KOH, 20-40%) или гидроксида натрия (NaOH, 20-40%).
Он служит средой для транспортировки ионов, обеспечивая движение гидроксид-ионов (OH⁻) между электродами.
б. Электроды (анод и катод)
Электроды обычно изготовлены из никелевых материалов или других коррозионно-стойких металлов.
Катод (где производится водород) часто покрыт никелем, железом или кобальтовыми катализаторами для повышения эффективности.
Анод (где производится кислород) обычно изготовлен из никелевого покрытия нержавеющей стали или покрыт такими материалами, как оксиды марганца или кобальта для лучшей производительности окисления.
в. Диафрагма (разделитель)
Пористая асбестовая, полимерная или керамическая диафрагма разделяет камеры анода и катода.
Он позволяет движение гидроксид-ионов (OH⁻), предотвращая смешивание водорода и кислорода, чтобы обеспечить безопасность.
d. Источник питания
Источник постоянного тока (DC) обеспечивает энергию, необходимую для расщепления воды.
Напряжение, приложенное к электродам, обычно колеблется от 1,8 В до 2,4 В на ячейку, в зависимости от условий эксплуатации.

3. Преимущества щелочных электролизеров
✅ a. Зрелая и хорошо зарекомендовавшая себя технология
Щелочной электролиз используется в промышленном производстве водорода более века.
Он широко применяется в таких отраслях, как производство удобрений, обработка металлов и химическое производство.
✅ b. Более низкая стоимость по сравнению с PEM электролизерами
Использует недорогие и широко доступные материалы (например, никелевые электроды вместо драгоценных металлов, таких как платина или иридий).
Нет необходимости в дорогих протонопроводящих мембранах.
✅ c. Долгий срок службы
Может работать десятки тысяч часов при надлежащем обслуживании.
Стабильная работа в приложениях для непрерывного производства водорода.
✅ d. Масштабируемый для крупномасштабного производства водорода
Подходит для промышленных приложений благодаря своей способности работать в больших установках.