Трубы Щелочной электролизер использует щелочной раствор в качестве электролита для разложения воды на водород и кислород при помощи постоянного тока.
Электролит: для создания щелочной среды, необходимой для переноса ионов, используется 20–30 % (масс.) раствор гидроксида калия (KOH).
Мембрана: Между катодом и анодом располагается пористая мембрана. Её функция — предотвращать смешивание водорода и кислорода, но обеспечивать прохождение ионов.
Реакция на электродах: Электрохимическая реакция разложения протекает под действием постоянного тока.
Катод: Молекулы воды принимают электроны, образуя водород и гидроксид-ионы (OH⁻).
Анод: Ионы OH⁻ теряют электроны, образуя кислород и воду.
Основой PEM-электролизёра является протонообменная мембрана, в которой полимерная мембрана заменяет щелочной раствор и асбестовую диафрагму традиционного щелочного электролизёра. При подаче электричества вода разлагается на аноде с образованием кислорода, протонов и электронов. Электроны формируют электрический ток во внешней цепи, тогда как протоны перемещаются через протонообменную мембрану к катоду и рекомбинируют с электронами, образуя водород высокой чистоты. Поскольку PEM-электролизёр использует непосредственно дистиллированную воду, он обладает существенными преимуществами в плане безопасности, интеграции в систему и чистоты получаемого продукта.
Принцип работы AEM-электролизёра аналогичен принципу работы ALK-электролизёра, однако вместо жидкого щелочного электролита применяется твёрдая анионообменная мембрана.
Проводимые ионы: Она проводит ионы OH⁻ (гидроксид-ионы), а не протоны, как PEM.
Процесс реакции: Вода реагирует на катоде (−) с образованием водорода и гидроксид-ионов OH⁻. Затем ионы OH⁻ проходят через анионообменную мембрану к аноду (+), где образуются кислород и вода.
По сравнению с другими технологиями электролиза щелочные электролизёры обеспечивают значительные преимущества с точки зрения стоимости и степени технологической зрелости.
4.1 Исключительное преимущество в стоимости
Для проектов, ориентированных на масштабируемую отдачу, первоначальные инвестиции имеют решающее значение. Процесс ALK прост и не требует дорогостоящих металлических катализаторов.
| Статья расходов | Щелочной электролизёр (ALK) | PEM-электролизёр (для сравнения) |
|---|---|---|
| Цена за единицу (2025 г.) | Средняя цена победившего тендера снизилась до 5,3052 млн юаней за единицу (1000 Нм³/ч). Стоимость единицы мощности снизилась ниже 1200 юаней/кВт , причём в некоторых проектах достигнута 950 юаней/кВт отметка. | Цены по-прежнему остаются на уровне 3000–8000 юаней/кВт , что демонстрирует значительный разрыв по сравнению с щелочными электролизёрами (ALK). |
| Общее преимущество по стоимости | Общая стоимость системы составляет приблизительно на 40–50 % ниже чем у технологии PEM, при значительно меньшем первоначальном давлении на инвестиции по сравнению с системами AEM и PEM. | Более высокая первоначальная стоимость инвестиций, в основном обусловленная дороговизной катализаторов, мембран и материалов для электролизерных ячеек. |
4.2 Удлинённый срок службы
Относительно простая конструкция электролизеров ALK, не требующая сложных мембранных модулей, в значительной степени способствует их долговечности и обеспечению стабильной работы в течение длительного времени благодаря стандартизированному техническому обслуживанию, что позволяет распределить удельную стоимость производства водорода на более продолжительный срок службы.
| Пункт сравнения | Щелочной электролизёр (ALK) | Электролизеры PEM / AEM (для сравнения) |
|---|---|---|
| Сравнение срока службы | Расчётный срок службы электролизеров ALK обычно достигает 20 лет , подтверждённый большим количеством проверенных промышленных примеров длительной эксплуатации. | Системы PEM обычно имеют срок службы лишь 2–3 года (крупномасштабные коммерческие установки пока не имеют достаточного объёма данных о долгосрочной эксплуатации). Технология AEM, как правило, остаётся на экспериментальной стадии, причём имеется лишь 3000–8000 рабочих часов подтверждено, что это значительно меньше промышленного требования в 20 лет. |
| Непрерывное улучшение | Технология щелочных электролизёров (ALK) продолжает развиваться. Благодаря инновациям, таким как нанесение высокопрочных покрытий методом лазерной наплавки на электродные рамки из титанового сплава , срок службы ключевых компонентов с высокой стойкостью к коррозии превысил 80 000 часов , приближаясь к ещё более длительному сроку эксплуатации. | Технологии PEM и AEM по-прежнему сталкиваются с трудностями, связанными с долговечностью мембран, стоимостью катализаторов и стабильностью топливных элементов в течение длительного времени. |
Если у вас стабильное энергоснабжение, достаточно места и основной задачей является минимизация первоначальных затрат при обеспечении многолетнего срока службы оборудования, то ALK (щелочной электролизёр) остаётся наиболее надёжным решением. Это «старый надёжный друг» отрасли.
Однако если вы работаете с непредсказуемыми колебаниями мощности ветровых или солнечных электростанций, вам потребуется система, способная мгновенно увеличивать или снижать мощность. В этом случае предпочтительна технология PEM — при условии, что у вас есть бюджет для покрытия её более высокой стоимости.
Для тех, кто смотрит в будущее и готов пойти на обоснованный риск, стоит обратить внимание на AEM. Эта технология обещает более оптимальное соотношение стоимости и производительности, однако, поскольку она всё ещё «новичок на рынке», её лучше всего использовать в пилотных проектах, где можно протестировать решение перед тем, как внедрять его в полном объёме.
EN
AR
FR
DE
PT
RU
