알칼리 전해조

물 전기분해로 생산되는 녹색수소의 비용 절감은 에너지 전환 비용을 줄이기 위해 매우 바람직합니다. 이를 위해서는 저렴한 친환경 전력이 필요할 뿐만 아니라 자본 비용도 낮아집니다. 후자는 특히 중요합니다. 왜냐하면 미래의 전기분해 발전소는 가동 시간을 제한하고 이에 따라 상대적으로 자본 비용의 기여도를 증가시키는 (과도한) 가변 재생 전력을 기반으로 운영될 것이기 때문입니다. 자본 비용을 낮추는 방법에는 규모의 경제, 숫자의 경제, 혁신이라는 세 가지 방법이 있습니다.
'규모의 경제'는 대규모 공장이 상대적으로 저렴하다는 것을 의미합니다. 화학 산업에서는 10배 더 큰 공장이 단지 5배 더 비싸다는 것이 일반적입니다. 이는 생산된 제품 단위당 자본 비용이 2배 더 낮다는 것을 의미합니다. 문제는 전해조가 "잘 확장"되지 않기 때문에 이러한 스케일링이 전기분해 플랜트에도 적용될 것인지 여부입니다. 열 관리의 한계로 인해 현재 알칼리 스택은 크기가 약 10MW로 제한되어 있으며 이 숫자는 앞으로 크게 증가하지 않을 것으로 예상됩니다. 미래. 이는 더 큰 공장의 경우 전해조에 "번호를 매겨야" 한다는 의미이며, 이는 전해조에 대한 규모의 이점이 제한적임을 의미합니다. 동시에 스택은 전체 플랜트 비용의 10-20%만 기여하고 비용의 나머지 80-90%는 잘 확장됩니다. 따라서 수전해 플랜트는 일반 화학 플랜트에 비해 다소 불리할 수 있지만 여전히 좋은 규모의 경제를 기대합니다.
"숫자의 경제"는 동일한 제품의 더 많은 단위가 생산될 때 자동화된 제조 및 기타 공급망 최적화로 인해 가격이 더 저렴해진다는 것을 의미합니다. 가장 잘 알려진 예는 이러한 방식으로 막대한 비용 절감을 달성한 태양광 패널입니다. 또한 전해조 분야에서는 "규모의 경제"에 대한 엄청난 잠재력이 있습니다. 현재 대부분의 전해조는 여전히 셀을 스택으로 수동 조립하는 매우 노동 집약적인 방식으로 만들어지기 때문입니다. 전해조에 대한 수요 증가로 인해 제조업체는 이미 자동화된 생산 라인을 개발하기 시작하여 상당한 비용 절감을 달성하고 있습니다.
"규모의 경제"와 "숫자의 경제"는 모두 비용 절감에 기여하지만 둘 사이에는 상충 관계도 있습니다. 더 큰 스택과 모듈(AO 펌프, 기액 분리기 및 열 교환기 포함)은 다음을 의미합니다. 단위 수가 줄어들고 따라서 "숫자의 경제"의 이점도 작아집니다. 그러나 물 전해조 시장은 너무 커서 대형 스택과 모듈을 사용하더라도 여전히 상당한 "수량의 경제"가 유지될 것입니다. 이는 물 전기분해의 경우 "규모의 경제"와 "수량의 경제"가 상호보완적일 수 있음을 의미합니다.
비용 절감의 또 다른 주요 동인은 혁신입니다. 알칼리 기술은 이미 100년 넘게 존재했지만 특히 기술이 작동되는 전류 밀도와 관련하여 기술 혁신의 여지가 여전히 충분합니다. 기존 알칼리 전기분해 기술과 비교하여 다이어프램, 전극 코팅 및 셀 설계의 혁신을 통해 전류 밀도를 5배 이상 높일 수 있습니다. 그림 3은 2030년에 시장에 출시될 수 있는 개념적 알칼리성 전해 스택의 개략도를 보여줍니다. 표 2는 이러한 전해조의 해당 성능 특성을 보여주며, 이러한 전해조의 수소 출력이 기존보다 10배 더 높을 수 있음을 보여줍니다. 알칼리 전해조. 이는 스택이 기존 스택보다 10배 더 비싸지 않기 때문에 생산된 수소의 비용을 효과적으로 줄입니다.

수소 생산 전기분해가 기업뿐만 아니라 개인에게도 이익이 될 수 있는 방법은 많습니다. 아마도 이 기술의 가장 큰 장점은 청색 수소(천연 가스와 같은 전통적인 화석 연료원에서 파생된 제품)에 의존하는 대신 녹색 수소를 생산한다는 점입니다. 즉, 전해조는 에너지를 생산하는 재생 가능한 수단을 제공합니다.

그러므로 수소 연료 전지 산업에서 전해조가 자주 사용되는 이유를 분명하게 알 수 있습니다. 이 가스는 세포가 고갈된 후 세포를 재충전하기 위해 수집 및 저장될 수 있습니다. 안정적인 에너지원을 보장하면서 수명을 획기적으로 연장합니다.

수소 저장과 관련된 또 다른 흥미로운 응용 분야는 수소 저장을 기존 녹색 기술에 통합할 수 있는 방법과 관련이 있습니다. 예를 들어, 풍력 터빈이 기상 조건으로 인해 충분한 수준의 전력을 생산하지 못하는 경우가 있을 수 있습니다. 현장 전해조를 이중화 시스템으로 사용할 수 있습니다.

또 다른 예로는 과도한 양의 주 전력이 생산되는 상황이 있습니다. 생산을 줄이는 것과 반대로 이 전력은 전해조로 방향이 바뀔 수 있습니다. 결과적으로 향후 사용을 위해 더 적절한 수소를 저장할 수 있게 됩니다.[9]

물의 알칼리 전기분해는 탁월한 확장성을 자랑하며 다양한 수소 생산 요구 사항에 손쉽게 적응할 수 있습니다. 이러한 다양성 덕분에 적당한 규모의 이니셔티브부터 광범위한 산업 프로세스에 이르기까지 다양한 시나리오에 적용할 수 있습니다. 또한 알칼리 전기분해의 연장된 작동 수명은 장기간에 걸쳐 일관되고 지속 가능한 수소 공급을 보장합니다.
알칼리 전기분해의 비용 효율성은 또 다른 주목할 만한 장점으로, 해당 장비에는 대체 수소 생산 방법에 비해 저렴한 재료가 필요합니다. 이러한 경제성은 접근성을 확대하여 중소기업 및 연구 기관을 포함한 다양한 사용자 기반에 대한 매력을 확장합니다.

단순성은 알칼리성 전기분해 시스템의 유지 관리를 정의합니다. 간단한 설계에는 최소한의 주의와 서비스가 필요하며 전문 기술이나 비용이 많이 드는 유지 관리 루틴이 필요하지 않아 수소 생산을 위한 편리한 선택이 됩니다.

더 낮은 온도에서 작동하는 것은 알칼리 전기분해의 주요 이점으로, 에너지 소비를 줄이고 전반적인 효율성을 높이는 데 기여합니다. 이러한 에너지 효율적인 프로세스는 비용 절감과 환경 영향 감소로 이어집니다.
고순도 수소 생산은 알칼리 전기분해의 또 다른 장점이며, 연료 전지 및 화학 물질과 같은 산업 응용 분야에 특히 중요합니다. 이러한 부문에서 최고의 성능과 신뢰성을 보장함으로써 알칼리 전기분해가 수소 생산에 선호되는 방법으로 확고히 자리 잡았습니다.

마지막으로 알칼리 전기분해의 친환경적 잠재력도 주목할 만하다. 태양광이나 풍력과 같은 재생 가능 에너지원을 통합함으로써 이 프로세스는 탄소 배출을 크게 줄이고 화석 연료에 대한 의존도를 줄여 지속 가능하고 환경을 고려한 에너지 시스템을 육성한다는 중요한 목표에 부합합니다.

요약하면, 물의 알칼리성 전기분해는 수소 생산에 있어 다양한 이점을 제공합니다. 확장성, 비용 효율성, 낮은 유지 관리 특성, 낮은 온도에서 작동할 수 있는 능력, 고순도 수소 출력 및 환경 친화적인 특성을 통해 다양한 응용 분야에서 매력적인 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. 소규모 프로젝트에서든 대규모 산업 환경에서든, 물의 알칼리 전기분해는 신뢰할 수 있고 지속 가능한 수소 공급원으로 떠오릅니다.

알칼리 전해조는 전해질 용액(일반적으로 수산화칼륨 또는 수산화나트륨)을 사용하여 전기분해라는 과정을 통해 물 분자를 수소와 산소로 분리하는 장치입니다. 알칼리 전해조의 화학적 원리는 전기화학 원리에 기초합니다. 전기화학에서 화학 반응은 한 물질에서 다른 물질로 전자가 전달되면서 발생합니다. 전해질 용액에 전류가 가해지면 전해질 용액이 전기분해라는 과정을 거치게 됩니다. 이 과정에서 전류로 인해 물 분자가 수소와 산소의 구성 원자로 분리됩니다.
알칼리 전해조에서는 전극과 물 분자 사이의 전자 이동을 촉진하는 수산화물 이온(OH-)을 포함하는 전해질 용액이 존재함으로써 이 공정이 가능해집니다. 수산화 이온은 양전하를 띤 양극(전원의 양극 단자에 연결된 전극)에 끌리고, 수소 이온(H+)은 음전하를 띤 음극(전원의 음극 단자에 연결된 전극)에 끌립니다. .
양극에서 물 분자는 산화되어 산소 가스와 양전하를 띤 수소 이온을 형성합니다. 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
음극에서는 수소 이온이 환원되어 수소 가스를 형성합니다: 4H+ + 4e- → 2H2
전체적으로 반응은 다음과 같이 표현될 수 있습니다: 2H2O → 2H2 + O2
전해질 용액은 전극과 물 분자 사이의 전자 흐름을 위한 전도성 매체를 제공함으로써 공정에서 중요한 역할을 합니다. 전해질 용액의 수산화물 이온은 또한 안정적인 pH 수준을 유지하는 데 도움이 되며 이는 전해조의 효율적인 기능에 중요합니다.
요약하자면, 알칼리 전해기는 전해질 용액을 사용하여 전극과 물 분자 사이의 전자 이동을 촉진함으로써 작동하여 수소와 산소 가스를 생성합니다.

알칼리성 전해조는 일반적으로 부식에 강하고 전기분해 공정의 가혹한 조건을 견딜 수 있는 재료를 사용하여 제작됩니다. 알칼리 전해조에 사용되는 주요 재료는 다음과 같습니다.

전극:알칼리 전해조의 전극은 일반적으로 니켈, 니켈 도금 강철 또는 니켈 기반 합금으로 코팅된 티타늄으로 만들어집니다. 이러한 재료는 부식에 강하고 전기분해 공정의 가혹한 조건을 견딜 수 있습니다.

막:알칼리 전해기는 액체 KOH 전해질을 사용하므로 멤브레인이 필요하지 않습니다.

셀 구성요소:셀 프레임, 분리기 및 압력 용기와 같은 알칼리 전해조의 셀 구성 요소는 일반적으로 스테인레스강, 탄소강 또는 니켈 합금과 같은 재료로 만들어집니다. 이러한 재료는 부식에 강하고 전기분해 공정의 가혹한 조건을 견딜 수 있습니다.

알칼리 전해조는 수소 생산을 위한 비용 효율적이고 효율적인 옵션입니다. 이는 더 높은 에너지 효율, 저렴한 비용, 고순도 수소 생산 및 기계적 견고성을 포함하여 다른 유형의 전해조에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 알칼리 전해조는 니켈, 니켈 도금 강철, 니켈 기반 합금으로 코팅된 티타늄, 스테인리스강, 탄소강 및 니켈 합금과 같이 부식에 강하고 전기분해 과정의 혹독한 조건을 견딜 수 있는 재료를 사용하여 제작됩니다. 알칼리 전해조를 활용함으로써 산업계에서는 고순도 수소를 보다 효율적이고 저렴한 비용으로 생산할 수 있어 보다 지속 가능하고 청정한 에너지 미래에 기여할 수 있습니다.

제품은 중국 전역에서 판매되며 전 세계 국가로 수출됩니다. 미국, 독일, 모로코, 케냐, 사우디아라비아, 베트남, 알제리, 인도, 탄자니아, 대만 등 20개 이상의 국가와 지역에서 판매되었습니다. China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group 및 기타 유명 기업과 같은 유명 기업에 성공적으로 서비스를 제공했습니다. Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming 등 많은 녹색 수소 수소 수소화 스테이션이 녹색 및 수소 제조 프로젝트를 제공합니다.