क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस
| क्षारीय जल 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 जिसकी विशेषता यह है कि इसमें पोटेशियम हाइड्रोक्साइड (KOH) या सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) के तरल क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट समाधान में दो इलेक्ट्रोड काम करते हैं। ये इलेक्ट्रोड एक डायाफ्राम द्वारा अलग होते हैं, उत्पाद गैसों को अलग करते हैं और हाइड्रॉक्साइड आयनों (OH) का परिवहन करते हैं−) एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड तक।[1][3] एक हालिया तुलना से पता चला है कि क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ अत्याधुनिक निकल आधारित जल इलेक्ट्रोलाइज़र अम्लीय पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली इलेक्ट्रोलिसिस की तुलना में प्रतिस्पर्धी या उससे भी बेहतर दक्षता प्रदान करते हैं।[citation needed] प्लैटिनम समूह धातु आधारित इलेक्ट्रोकैटलिस्ट के साथ।[4] रासायनिक उद्योग में प्रौद्योगिकी का एक लंबा इतिहास है। हाइड्रोजन की पहली बड़े पैमाने पर मांग 19वीं सदी के अंत में लिफ्टिंग गैस#हाइड्रोजन|हवा से हल्के विमान के लिए उभरी, और 1930 के दशक में भाप सुधार के आगमन से पहले, तकनीक प्रतिस्पर्धी थी।
संरचना और सामग्री
इलेक्ट्रोड को आम तौर पर एक पतली छिद्रपूर्ण पन्नी (0.050 से 0.5 मिमी के बीच मोटाई) द्वारा अलग किया जाता है, जिसे आमतौर पर डायाफ्राम या विभाजक के रूप में जाना 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 बचाता है। आयनिक चालकता की आपूर्ति जलीय क्षारीय घोल द्वारा की जाती है, जो डायाफ्राम के छिद्रों में प्रवेश करती है। अत्याधुनिक डायाफ्राम ज़िरफ़ोन है, जो zirconia और पॉलीसल्फ़ोन का एक मिश्रित पदार्थ है।[5] डायाफ्राम कैथोड और एनोड पर उत्पादित हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के मिश्रण से बचाता है,[6][7] क्रमश।
आमतौर पर, निकेल आधारित धातुओं का उपयोग क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।[8] शुद्ध धातुओं को ध्यान में रखते हुए, Ni सबसे कम सक्रिय गैर-उत्कृष्ट धातु है।[9] प्लैटिनम समूह धातुओं और ऑक्सीजन विकास के दौरान उनके विघटन जैसे अच्छे उत्कृष्ट धातु इलेक्ट्रोकैटलिस्ट की उच्च कीमत[10] एक कमी है. ऑक्सीजन विकास के दौरान नी को अधिक स्थिर माना जाता है,[11] लेकिन स्टेनलेस स्टील ने विषम_जल_ऑक्सीकरण | ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया (ओईआर) के दौरान उच्च तापमान पर नी की तुलना में अच्छी स्थिरता और बेहतर उत्प्रेरक गतिविधि दिखाई है।[2] उच्च सतह क्षेत्र नी उत्प्रेरक को निकेल-जिंक की डीलोयिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है[2]या क्षारीय घोल में निकेल-एल्यूमीनियम मिश्र धातु, जिसे आमतौर पर रैनी निकल कहा जाता है। सेल परीक्षणों में अब तक सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले इलेक्ट्रोडों में नी मेश पर प्लाज्मा वैक्यूम स्प्रेड नी मिश्र शामिल थे[12] [13] और हॉट डिप गैल्वनाइज्ड नी मेश।[14] बाद वाला दृष्टिकोण बड़े पैमाने पर औद्योगिक विनिर्माण के लिए 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 लाभ मुख्य रूप से हैं:
- पीईएम जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लैटिनम धातु समूह आधारित उत्प्रेरक के संबंध में सस्ते 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.
- ↑ "एजीएफए ज़िरफ़ोन पर्ल उत्पाद विशिष्टता". Archived from the original on 2018-04-23. Retrieved 29 January 2019.
- ↑ Schalenbach, M; Lueke W; Stolten D (2016). "क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए जिरफॉन 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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