क्षारीय पानी इलेक्ट्रोलिसिस
| क्षारीय पानी इलेक्ट्रोलिसिस | |
|---|---|
| Typical Materials | |
| Type of Electrolysis: | Alkaline Water Electrolysis |
| Style of membrane/diaphragm | NiO |
| Bipolar/separator plate material | Stainless steel |
| Catalyst material on the anode | Ni/Co/Fe |
| Catalyst material on the cathode | Ni/C-Pt |
| Anode PTL material | Ti/Ni/zirconium |
| Cathode PTL material | Stainless steel mesh |
| State-of-the-art Operating Ranges | |
| Cell temperature | 60-80C[1] |
| Stack pressure | <30 bar[1] |
| Current density | 0.2-0.4 A/cm2[1][2] |
| Cell voltage | 1.8-2.40 V[1][2] |
| Power density | to 1.0 W/cm2[1] |
| Part-load range | 20-40%[1] |
| Specific energy consumption stack | 4.2-5.9 kWh/Nm3[1] |
| Specific energy consumption system | 4.5-7.0 kWh/Nm3[1] |
| Cell voltage efficiency | 52-69%[1] |
| System hydrogen production rate | <760 Nm3/h[1] |
| Lifetime stack | <90,000 h[1] |
| Acceptable degradation rate | <3 µV/h[1] |
| System lifetime | 20-30 a[1] |
क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस एक प्रकार का electrolyzer है जिसे पोटेशियम हाइड्रोक्साइड (KOH) या सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) के तरल क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट समाधान में संचालित दो इलेक्ट्रोड होने की विशेषता है। इन इलेक्ट्रोडों को एक डायाफ्राम द्वारा अलग किया जाता है, उत्पाद गैसों को अलग किया जाता है और हाइड्रॉक्साइड आयनों (ओएच) को परिवहन किया जाता है।−) एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड तक।[1][3] एक हालिया तुलना से पता चला है कि क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ अत्याधुनिक निकेल आधारित जल इलेक्ट्रोलाइज़र अम्लीय बहुलक इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली इलेक्ट्रोलिसिस की तुलना में प्रतिस्पर्धी या बेहतर क्षमता प्रदान करते हैं।[citation needed] प्लैटिनम समूह धातु आधारित विद्युत उत्प्रेरकों के साथ।[4] रासायनिक उद्योग में प्रौद्योगिकी का एक लंबा इतिहास रहा है। हाइड्रोजन की पहली बड़े पैमाने पर मांग 19वीं शताब्दी के अंत में हवा से हल्के गैस उठाने वाले विमानों के लिए उभरी, और 1930 के दशक में भाप सुधार के आगमन से पहले, तकनीक प्रतिस्पर्धी थी।
निम्न-कार्बन अर्थव्यवस्था के संदर्भ में क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस को कुशल ऊर्जा रूपांतरण और भंडारण को सक्षम करने वाली एक महत्वपूर्ण तकनीक के रूप में माना जा सकता है।[5]
संरचना और सामग्री
इलेक्ट्रोड को आमतौर पर एक पतली झरझरा पन्नी (0.050 से 0.5 मिमी के बीच की मोटाई के साथ) से अलग किया जाता है, जिसे आमतौर पर डायाफ्राम या विभाजक कहा जाता है।[citation needed] डायाफ्राम इलेक्ट्रॉनों के लिए गैर-प्रवाहकीय है, इस प्रकार इलेक्ट्रोड के बीच छोटी दूरी की अनुमति देते हुए इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत शॉर्ट्स से बचा जाता है। आयनिक चालकता जलीय क्षारीय घोल द्वारा प्रदान की जाती है, जो डायाफ्राम के छिद्रों में प्रवेश करती है। अत्याधुनिक डायाफ्राम zirconia और पॉलीसल्फोन की मिश्रित सामग्री जिरफॉन है।[6] डायाफ्राम आगे कैथोड और एनोड पर उत्पादित हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के मिश्रण से बचा जाता है,[7][8] क्रमश।
आमतौर पर, निकेल आधारित धातुओं का उपयोग क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।[9] शुद्ध धातुओं को ध्यान में रखते हुए, नी सबसे कम सक्रिय गैर-महान धातु है।[10] प्लेटिनम समूह धातुओं और ऑक्सीजन विकास के दौरान उनके विघटन जैसे अच्छे महान धातु विद्युत उत्प्रेरकों की उच्च कीमत[11] एक कमी है। ऑक्सीजन के विकास के दौरान नी को अधिक स्थिर माना जाता है,[12] लेकिन स्टेनलेस स्टील ने हेटेरोजेनियस_वाटर_ऑक्सीडेशन | ऑक्सीजन इवोल्यूशन रिएक्शन (ओईआर) के दौरान उच्च तापमान पर नी की तुलना में अच्छी स्थिरता और बेहतर उत्प्रेरक गतिविधि दिखाई है।[2] निकेल-जिंक की डील करके उच्च सतह क्षेत्र नी उत्प्रेरक प्राप्त किए जा सकते हैं[2]या निकेल-एल्युमीनियम मिश्र धातु क्षारीय घोल में, जिसे आमतौर पर रेनी निकल कहा जाता है। सेल परीक्षणों में अब तक सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले इलेक्ट्रोड में नी मेश पर प्लाज्मा वैक्यूम स्प्रे नी मिश्र धातु शामिल है[13] [14] और गर्म डुबकी गैल्वेनाइज्ड नी मेश।[15] बड़े पैमाने पर औद्योगिक निर्माण के लिए बाद वाला दृष्टिकोण दिलचस्प हो सकता है क्योंकि यह सस्ता और आसानी से स्केलेबल है।
== पीईएम जल इलेक्ट्रोलिसिस == की तुलना में लाभ पॉलिमर_इलेक्ट्रोलाइट_मेम्ब्रेन_इलेक्ट्रोलिसिस की तुलना में, क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस के फायदे मुख्य रूप से हैं:
- PEM जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लेटिनम धातु समूह आधारित उत्प्रेरक के संबंध में सस्ता उत्प्रेरक।
- विनिमेय इलेक्ट्रोलाइट और एनोडिक उत्प्रेरक के कम विघटन के कारण उच्च स्थायित्व।
- क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में कम गैस प्रसार के कारण उच्च गैस शुद्धता।
संदर्भ
- ↑ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 Carmo, M; Fritz D; Mergel J; Stolten D (2013). "पीईएम जल इलेक्ट्रोलिसिस पर एक व्यापक समीक्षा". Journal of Hydrogen Energy. 38 (12): 4901. doi:10.1016/j.ijhydene.2013.01.151.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Colli, A.N.; et al. (2019). "व्यावहारिक क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए गैर-कीमती इलेक्ट्रोड". Materials. 12 (8): 1336. Bibcode:2019Mate...12.1336C. doi:10.3390/ma12081336. PMC 6515460. PMID 31022944.
- ↑ "क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस" (PDF). Energy Carriers and Conversion Systems. Retrieved 19 October 2014.
- ↑ Schalenbach, M; Tjarks G; Carmo M; Lueke W; Mueller M; Stolten D (2016). "Acidic or Alkaline? Towards a New Perspective on the Efficiency of Water Electrolysis". Journal of the Electrochemical Society. 163 (11): F3197. doi:10.1149/2.0271611jes. S2CID 35846371.
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- ↑ Schalenbach, M; Lueke W; Stolten D (2016). "क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए ज़िरफ़ोन पर्ल सेपरेटर की हाइड्रोजन डिफ्यूसिविटी और इलेक्ट्रोलाइट पारगम्यता" (PDF). Journal of the Electrochemical Society. 163 (14): F1480–F1488. doi:10.1149/2.1251613jes. S2CID 55017229.
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