Потребителско име

Парола

Bulgarian Hydrogen Institute Menu Bulgarian Hydrogen Institute Menu
Водородни приложения

Електролизьори

Електролизьор

Способността на водорода да реагира с кислорода е забелязана за първи път от Хенри Кавендиш през 1766 г. Първият електролизьор впоследствие се появява през 1800 г., когато Никълсън и Карлайл предизвикват статичен заряд във вода. От тогава до днес електролизьорите се използват за най-различни приложения. 

Електролизьорът е електрохимично устройство, което разделя водата на съставните и части - кислород и водород, посредством електричен заряд. Процесът, при който протича тази реакция се нарича електролиза. Трите основни градивни елемента на електролизьора са катод (отрицателен заряд), мембрана и анод (положителен заряд). Според вида на електролита електролизьорите могат да бъдат следните:

Електролизьор с Полимерно електролитна мембрана (PEM) Източник: Wikipedia

Електролизьор с Полимерно електролитна мембрана (PEM)

Електролизьорите  с полимерна електролитна мембрана (ПEM) са едни от най-обещаващите електролизьори в момента на пазара. Електролитът, използван в ПEM електролизьора, е тънка, твърда йонно проводима мембрана. Едно от предимствата на тези електролизьори е, че те използват биполярен дизайн и могат да бъдат направени да работят при високи диференциални налягания в мембраната. Други важни предимства са водородът с висока чистота, който произвеждат, и лесното охлаждане на системата, което се дължи на ниските работни температури. Благодарение на последното, електролизьорите ПEM са в състояние да отговорят на непостоянното производство на електроенергия на възобновяемите енергийни източници като вятър и слънце. Най-големият недостатък на PEM електролизьорите обаче е тяхната цена. Те са малко по-скъпи от алтернативите, поради използването на благородни метали като катализатори.

Алкално воден електролизьор (АЕЛ) Източник: Ahmad Kamaroddin, Mohd Fadhzir & Sabli, Nordin & Tuan Abdullah, Tuan Amran. (2018). Hydrogen Production by Membrane Water Splitting Technologies. 10.5772/intechopen.76727.

Алкално воден електролизьор (АЕЛ)

Алкалните водни електролизьори (АЕЛ) се използват повече от век. Те се считат за една от най-обещаващите технологии за декарбонизация на индустрията. Основната разлика с ПEM електролизьорите е, че АЕЛ използват течен електролит, докато ПEM използват твърд. Основните електролити, използвани в AEЛ, са калиев хидроксид (KOH) или натриев хидроксид (NaOH). АЕЛ работят чрез транспортиране на хидроксидни йони (OH-) през електролита от катода до анода, като от страната на катода се генерира водород. Алкалните електролизьори работят добре при работни температури между 20 - 110 ° C и налягане от 1 - 40 бара. Основното предимство на АЕЛ пред ПЕМ е тяхната цена, но повечето АЕЛ електролизьори са обемисти, произведеният от тях водород се нуждае от допълнително пречистване и им липсва гъвкавост на работа.

Твърдооксиден електролизьор (ТОЕ) Източник: Sohal, Manpreet & Virkar, Anil & Rashkeev, Sergey & Glazoff, Michael. (2021). Modeling Degradation in Solid Oxide Electrolysis Cells. 10.2172/993195.

Твърдооксиден електролизьор (ТОЕ)

Твърдооксидните електролизьори (ТОЕ) работят при много високи температури между 500 ° и 850 ° градуса. Този тип електролизьори са сравнително нови и все още не се предлагат на пазара. Процесът, който се случва в системата и разделя молекулата на водата на кислород и водород, се нарича високотемпературна електролиза (ВТЕ) или парна електролиза. Електроните от външната верига се комбинират с вода на катода, за да образуват водороден газ и отрицателно заредени йони. След това кислородът преминава през плъзгащата се керамична мембрана и реагира на анода, за да образува кислороден газ и генерира електрони за външната верига1. Поради високата температура на операцията те имат потенциал да бъдат много по-енергийно ефективни от АЕЛ и ПЕМ електролизьорите.

Електролизьор с анионна мембрана (АЕМ) Източник: Ito, Hiroshi & Miyazaki, Naoki & Sugiyama, Shota & Ishida, Masayoshi & Nakamura, Yuka & Iwasaki, Shinya & Hasegawa, Yasuo & Nakano, A.. (2018). Investigations on electrode configurations for anion exchange membrane electrolysis. Journal of Applied Electrochemistry. 48. 10.1007/s10800-018-1159-5.

Електролизьор с анионна мембрана (АЕМ)

Анионообменната мембрана в електролизьора (АЕМ) действа като полупропусклива мембрана, през която анионите проникват, докато кислородът или водородът са непропускливи през мембраната в електрохимичната реакция2. Този процес на обмен може да произведе водород с висока чистота.