Un elektrolizer To je uređaj ili oprema koja se koristi za izvođenje procesa koji se naziva elektroliza, a to je kemijska reakcija koja se događa kada električna struja prolazi kroz tekućinu ili otopljenu tvar u vodi, poznatu kao elektrolit. Elektrolizer je ključan u energetskoj tranziciji koju moramo imati kako bismo zajamčili energetsku budućnost planeta.
U ovom članku ćemo vam reći što je elektrolizer, njegove karakteristike, vrste i još mnogo toga.
Što je elektrolizer
Elektrolizator se obično sastoji od dvije elektrode uronjene u elektrolit, jedna se naziva anoda, a druga katoda. Te su elektrode spojene na izvor električne energije, poput baterije ili generatora. Provođenjem kontinuirane električne struje na elektrolit kroz elektrode dolazi do elektrolize.
Tijekom procesa elektrolize, ioni prisutni u elektrolitu se kemijskim reakcijama razgrađuju na svoje sastavne elemente. Na anodi negativni ioni, poznati kao anioni, gube elektrone i tvore plinovite tvari, dok na katodi pozitivni ioni, zvani kationi, dobivaju elektrone i također tvore plinovite tvari. Ti proizvedeni plinovi su obično vodik i kisik.
Elektrolizer se uglavnom koristi za proizvodnju vodika, koji je čist i svestran plin koji se koristi u raznim primjenama. Vodik proizveden u elektrolizeru može se koristiti kao gorivo u gorivim ćelijama za proizvodnju električne energije, kao sirovina u proizvodnji amonijaka i drugih kemikalija ili čak kao sredstvo za skladištenje obnovljive energije.
Proces elektrolize u elektrolizeru zahtijeva vanjski izvor energije za pokretanje reakcije. Ovaj izvor energije može biti električna, ali također može biti solarna, vjetar ili neki drugi oblik obnovljive energije, što omogućuje da proizvodnja vodika kroz elektrolizer bude održiva alternativa fosilnim gorivima, otuda važnost elektrolizera. prijelaz energije.
Prednost
Neke prednosti korištenja elektrolizera su:
- Proizvedeni vodik je vrlo čist.
- Može se proizvoditi gdje i kada treba upotrijebiti, a ne mora se nužno skladištiti.
- Ovo je puno jeftiniji način od dobave plina iz visokotlačnih boca.
U cijelom svijetu postoji dovoljno prirodnih izvora sunca i vjetra za proizvodnju vodika potrebnog za stacionarne, prijenosne i transportne primjene. Elektroliza ima potencijal ispuniti zahtjeve mnogih vlada diljem svijeta.
Vrsta elektrolizatora
Postoji mnogo načina za izradu i konfiguraciju elektrolizera, a baš kao i gorive ćelije, mogu se koristiti različiti elektroliti. Postoje mnoge vrste elektrolizera koje možemo pronaći:
alkalni elektrolizer
Alkalni elektrolizer trenutno je najzrelija tehnologija. Njihova glavna karakteristika je da imaju tekući elektrolit i pomoću separatora (obično Kalijev hidroksid (KOH) ili Natrijev hidroksid (NaOH)) stvaramo razdvajanje plinova između strane katode i strane anode.
Elektrolizeri troše približno 5 kW po nominalnom kubnom metru proizvedenog vodika. Djeluju na gustoćama od relativno niske struje od 200 do 600 mikroampera po kvadratnom centimetru. Alkalni elektrolizatori dobro rade na radnim temperaturama od 25 do 100 °C i pritiscima od 1 do 30 bara.
To je trenutno najzrelije komercijalno rješenje i najjeftinije za proizvodnju. Obično se kreće oko 1.000 eura po utrošenom kilovatu. Glavna prednost je što se na tehnologiji već radi i dobro je poznata. Glavni nedostatak je što je elektrolit koji koriste tekući elektrolit, tako da dizajn nije kompaktan i ne reagiraju brzo na promjene snage, pa se ne smatraju najboljom opcijom za kombiniranje s obnovljivom energijom.
Polimerni membranski elektrolizer
Elektrolizatori koji se temelje na polimer elektrolitskim membranama (PEM) vrlo su popularni i mnogi moderni elektrolizatori izgrađeni su korištenjem PEM tehnologije. PEM elektrolizatori koriste istu vrstu elektrolita kao PEM gorivne ćelije.
Elektroliti su tanke, čvrste ionsko vodljive membrane koje se koriste umjesto vodenih otopina. Ovi elektrolizatori imaju bipolarni dizajn i mogu raditi s visokim diferencijalnim tlakom kroz membranu.
PEM elektrolizatori oni su popularni jer se mnogi tipični problemi s PEM gorivnim ćelijama ne primjenjuju. Voda koja se dovodi do katode također se lako može koristiti za hlađenje baterije, a upravljanje vodom je lakše jer katoda mora biti napunjena vodom. Vodik proizveden ovim elektrolizatorom je visoke čistoće. Jedini problem je prisutnost vodene pare u sustavu. Baš kao u gorivnoj ćeliji, voda difundira kroz elektrolit, pa dizajneri elektrolita koriste različite tehnike kako bi spriječili ovaj fenomen.
Uobičajeni pristup je korištenje gušćeg elektrolita nego što se koristi u gorivim ćelijama. Ovi elektrolizatori sada bolje reagiraju na promjene snage, što ih čini izvrsnim izborom za integraciju s obnovljivim izvorima energije.
Osim troškova proizvodnje, glavni nedostatak je što obje reakcije koriste plemenite metale kao katalizatore.
Elektrolizator čvrstog stanja
Oni su u manje razvijenom stanju i više na laboratorijskoj razini. Glavna karakteristika ovih elektrolizera je da rade na visokim temperaturama. Imaju učinkovitost do 95%. Budući da rade na visokim temperaturama, troše manje energije, oko tri kilovatsata. Ali oni zahtijevaju dodatnu energiju da postignu temperaturu potrebnu za reakciju. Oni također rade na prilično visokim gustoćama struje.
Jedan od nedostataka mu je što ne može raditi na visokom tlaku, maksimalni radni tlak je oko 5000 bara. Što se tiče rada na visokim temperaturama, malo je materijala koji to mogu, a i elektrolit i elektrode su samo od složene keramike.
Membranski elektrolizer za izmjenu aniona
Najslabije je razvijen elektrolizator amnijske membrane. Unatoč vrlo obećavajućim svojstvima koja predstavlja, trenutna učinkovitost je niska, oko 50%. Mogu raditi samo pri maksimalnom pritisku od 30 bara.
Njihova glavna prednost je što ne zahtijevaju katalizatore na bazi plemenitih metala. Mogu raditi s tradicionalnim metalima, što ih dugoročno čini vrlo obećavajućim.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o tome što je elektrolizer i njegovim karakteristikama.