Prinzip und Marktstatus der alkalischen Elektrolyse-Wasser-Wasserstoff-Produktionstechnologie

Prinzip und Marktstatus der alkalischen Elektrolyse-Wasser-Wasserstoff-Produktionstechnologie

Alkalische Elektrolysewassertechnologie (ALK): Normalerweise wird Kaliumhydroxidlösung (KOH) als Elektrolyt verwendet, eine poröse Membran wird als Diaphragma verwendet und es wird ein Nichtedelmetall-Katalysator auf Nickelbasis verwendet. Der Vorteil dieser Technologie liegt darin, dass sie ausgereift und kostengünstig ist. Es ist die wichtigste Wasserelektrolysetechnologie.

Der Aufbau des Elektrolyseurs: Alkalische Elektrolyseure bestehen hauptsächlich aus Polarplatten (Bipolarplatten + Polrahmen), katalytischen Elektroden, Membranen, Dichtungen und anderen Komponenten.

Katalytische Elektroden: Die meisten Elektroden, die derzeit in alkalischen Elektrolysezellen verwendet werden, bestehen aus Materialien auf Nickelbasis. Sie bestehen größtenteils aus reinem Nickelnetz und Nickelschaum als Grundmaterial und werden mithilfe von Verfahren wie Sprühen, Walzenbeschichten und stromlosem Plattieren mit Katalysatoren beschichtet, um die Elektrolyseeffizienz zu verbessern. Bei den meisten Katalysatoren handelt es sich um Katalysatoren auf Nickelbasis, dargestellt durch Raney-Nickel, oder um Edelmetallkatalysatoren usw.

Membranen: Ursprünglich wurden hauptsächlich Asbest-Trennmaterialien verwendet, aber das Aufquellen von Asbest im alkalischen Elektrolyten und die daraus resultierende Schädigung von Asbest für die Menschen wurden nach und nach beseitigt. Der derzeit in der Industrie weit verbreitete Separator ist ein neuer Verbundseparator auf Basis von Polyphenylensulfid (PPS). PPS als Basis kann eine gewisse körperliche Unterstützung bieten. Gleichzeitig zeichnet sich PPS-Gewebe durch hervorragende Hitzebeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit und hervorragende elektrische Eigenschaften aus. Allerdings ist die Hydrophilie des PPS-Materials schwach, was dazu führt, dass der Innenwiderstand der Elektrolysezelle zu groß wird. Daher wird PPS derzeit modifiziert, beispielsweise durch Beschichtungspolymer und Zirkonoxid, um einen Verbundseparator zu bilden, um seine Hydrophilie zu verbessern.

Polarplatte: Sie ist die tragende Komponente des alkalischen Elektrolyseurs. Seine Funktion besteht darin, die Elektrode und den Separator zu stützen und Strom zu leiten.

Funktionsprinzip: Alkalische Elektrolyseure verwenden üblicherweise 30 %ige Kalilauge (KOH) oder 25 %ige Natronlauge (NaOH) als Elektrolyt. Unter Einwirkung von Gleichstrom durchlaufen Wassermoleküle an der Kathode eine Wasserstoffentwicklungs-Reduktionsreaktion. Es entstehen Wasserstoffgas und Hydroxylionen. Die Hydroxidionen passieren unter der Wirkung des elektrischen Feldes das Separatormaterial, erreichen die Anode und geben Elektronen ab, um Sauerstoff und Wasser zu erzeugen.

Das elektrolytische Wasser-Wasserstoff-Produktionssystem umfasst hauptsächlich den Elektrolyseur und das BOP-Hilfssystem:

Das BOP-Hilfssystem besteht aus Stromversorgungsgeräten (Stromversorgung, Transformator, Gleichrichter usw.), Gas-Flüssigkeits-Trenn-, Trocknungs- und Reinigungsgeräten und anderen Geräten.

Im Allgemeinen setzen sich die Kosten für ein alkalisches Elektrolyse-Wasser-Wasserstoff-Produktionssystem zusammen aus: Elektrolyseur (50 %), elektrischer Ausrüstung (15 %), Gastrennungs-, Trocknungs- und Reinigungsausrüstung (15 %) und anderer Ausrüstung (20 %).

Im Elektrolyseur, Membran- und Elektrodenbaugruppe (57 %), Stapelbaugruppe und Endplatte (10 %), Bipolarplatte (7 %), Kleinkomponenten (4 %), Strukturschicht (14 %) und der porösen Übertragungsschicht ( 8%) ist der Hauptbestandteil der Elektrolyse.