Principe de la technologie de production d’hydrogène de l’eau par électrolyse alcaline et état du marché

Principe de la technologie de production d’hydrogène de l’eau par électrolyse alcaline et état du marché

Technologie de l'eau par électrolyse alcaline (ALK) : Habituellement, une solution d'hydroxyde de potassium (KOH) est utilisée comme électrolyte, une membrane poreuse est utilisée comme diaphragme et un catalyseur à base de nickel métallique non noble est utilisé. L’avantage de cette technologie est qu’elle est mature et peu coûteuse. C’est la principale technologie d’électrolyse de l’eau.

La structure de l'électrolyseur : Les électrolyseurs alcalins sont principalement composés de plaques polaires (plaques bipolaires + cadres polaires), d'électrodes catalytiques, de diaphragmes, de joints et d'autres composants.

Électrodes catalytiques : la plupart des électrodes actuellement utilisées dans les cellules électrolytiques alcalines sont des matériaux à base de nickel. Ils sont principalement constitués de maille de nickel pur et de mousse de nickel comme matériau de base, et sont recouverts de catalyseurs à l'aide de processus tels que la pulvérisation, le revêtement au rouleau et le placage autocatalytique pour améliorer l'efficacité de l'électrolyse. La plupart des catalyseurs sont des catalyseurs à base de nickel représentés par des catalyseurs Raney Nickel ou des métaux précieux, etc.

Diaphragmes : Au départ, des matériaux de séparation d'amiante étaient principalement utilisés, mais le gonflement de l'amiante dans l'électrolyte alcalin et les dommages causés par l'amiante aux personnes en résultent progressivement. Actuellement, le séparateur largement utilisé dans l’industrie est un nouveau séparateur composite à base de sulfure de polyphénylène (PPS). Le PPS, en tant que base, peut fournir un certain support physique. Dans le même temps, le tissu PPS présente les caractéristiques d’une excellente résistance à la chaleur, d’une résistance mécanique élevée et d’excellentes propriétés électriques. Cependant, le caractère hydrophile du matériau PPS est faible, ce qui entraînera une résistance interne trop importante de la cellule électrolytique. Par conséquent, le PPS est actuellement modifié, tel qu'un polymère de revêtement et de l'oxyde de zirconium, pour former un séparateur composite afin d'améliorer son hydrophilie.

Plaque polaire : C'est le composant de support de l'électrolyseur alcalin. Sa fonction est de supporter l'électrode et le séparateur et de conduire l'électricité.

Principe de fonctionnement : les électrolyseurs alcalins utilisent généralement une solution d'hydroxyde de potassium à 30 % (KOH) ou une solution d'hydroxyde de sodium à 25 % (NaOH) comme électrolyte. Sous l’action du courant continu, les molécules d’eau subissent une réaction de réduction du dégagement d’hydrogène à la cathode. De l'hydrogène gazeux et des ions hydroxyle sont générés. Les ions hydroxyde traversent le matériau séparateur sous l’action du champ électrique, atteignent l’anode et perdent des électrons pour générer de l’oxygène et de l’eau.

Le système de production électrolytique d’hydrogène et d’eau comprend principalement l’électrolyseur et le système auxiliaire BOP :

Le système auxiliaire BOP se compose d'équipements d'alimentation électrique (alimentation électrique, transformateur, redresseur, etc.), d'équipements de séparation, de séchage et de purification gaz-liquide et d'autres équipements.

Généralement, le coût d'un système de production d'hydrogène et d'eau par électrolyse alcaline est composé de : un électrolyseur (50 %), un équipement électrique (15 %), un équipement de séparation, de séchage et de purification des gaz (15 %) et d'autres équipements (20 %).

Dans l'électrolyseur, l'ensemble diaphragme et électrode (57 %), l'ensemble empilement et plaque d'extrémité (10 %), la plaque bipolaire (7 %), les petits composants (4 %), la couche structurelle (14 %) et la couche de transmission poreuse ( 8%) est le composant principal de l’électrolyse.