수소제조 기술의 발전 및 경제성 분석 - 알칼리 전해조에서의 수소제조

알칼리 전지 수소 생산은 상대적으로 성숙한 전해 수소 생산 기술입니다. 알카라인 전지는 안전하고 신뢰할 수 있으며 수명이 15년으로 상업적으로 널리 사용되어 왔습니다.알카라인 전지의 작업 효율은 일반적으로 42% ~ 78%입니다.지난 몇 년 동안 알칼리 전해 전지는 두 가지 주요 측면에서 발전했습니다. 한편으로는 개선된 전지 효율이 향상되었고 전력 소비와 관련된 운영 비용이 감소되었습니다.반면에 동작 전류 밀도는 증가하고 투자 비용은 감소합니다.

알칼리 전해조의 작동 원리는 그림에 나와 있습니다.배터리는 밀폐된 다이어프램으로 분리된 두 개의 전극으로 구성됩니다.배터리 어셈블리는 이온 전도성을 극대화하기 위해 고농도의 알칼리성 액체 전해질 KOH(20% ~ 30%)에 담가집니다. NaOH 및 NaCl 용액도 전해질로 사용할 수 있지만 일반적으로 사용되지는 않습니다. 전해질의 주요 단점은 부식성이 있다는 것입니다.셀은 65°C ~ 100°C의 온도에서 작동합니다. 전지의 음극은 수소를 생성하고 생성된 OH-는 다이어프램을 통해 양극으로 흘러 재결합하여 산소를 생성합니다.

고급 알칼리 전해 전지는 대규모 수소 생산에 적합합니다. 일부 제조업체에서 만든 알칼리 전해 전지는 (500 ~ 760Nm3/h)의 매우 높은 수소 생산 능력을 가지고 있으며 해당 전력 소비는 2150 ~ 3534kW입니다.실제로 가연성 가스 혼합물의 생성을 방지하기 위해 수소 수율은 정격 범위의 25% ~ 100%로 제한되며, 최대 허용 전류 밀도는 약 0.4A/cm2, 작동 온도는 5 ~ 100°C, 최대 전해압력은 2.5~3.0MPa에 가깝다.전해 압력이 너무 높으면 투자 비용이 증가하고 유해한 혼합 가스 형성 위험이 크게 증가합니다.보조 정제 장치 없이 알카리 전지 전기 분해로 생성된 수소의 순도는 99%에 달할 수 있습니다.알칼리 전해 전지 전해수는 전극을 보호하고 안전한 작동을 위해 순수해야 하며 물 전도도는 5S/cm 미만입니다.