برقکافت قلیایی اب

برقکافت قلیایی آب. برقکافت آب قلیایی یا در اصطلاح رایج الکترولیز آب قلیایی عملیاتی است که در آن با داشتن دو الکترود در یک الکترولیت قلیایی مایع مشخص می شود. معمولاً از محلول هیدروکسید پتاسیم ( KOH ) یا هیدروکسید سدیم ( NaOH ) با درصد وزنی بین 25 تا 40 استفاده می شود [ ۱] . این الکترودها توسط یک غشا از یکدیگر جدا شده اند که گازهای تولید شده را از هم جدا می کند و وظیفه اصلی آن انتقال یون های هیدروکسید می باشد[ ۲] . این فناوری تاریخ طولانی در صنعت الکتروشیمیایی دارد. اولین تقاضای مهم برای هیدروژن در اواخر قرن نوزدهم برای هواپیماهای سبک پدید آمد. در انتهای این بخش طرحواره ای از این دستگاه آورده شده است
هدف از بکارگیری چنین دستگاهی استخراج هیدروژن خالص از اب می باشد و استفاده از آن هیدروژن به عنوان سوخت جایگزین در صنعت و دنیای امروزی با هدف کاهش آلودگی هوا و رواج توسعه پایدار است [ ۳] .
• عدم تولید گازهای گلخانه ای
• تولید هیدروژن با خلوص بالا
• هزینه تولید و پایین نگهداری
• بازده انرژی بالا
• نیازمند آب با خلوص بالا
• بازدهی وابسته به دما
• نرخ تولید هیدروژن پایین
به طور کلی الکترولایزر از دو الکترود و یک جداکننده ( دیافراگرام ) می باشند که در ادامه به توضیح آنها پرداخته می شود:
به طور کلی، فلزات مبتنی بر نیکل به عنوان الکترودهای الکترولیز آب قلیایی استفاده می شوند و دلیل اصلی آن قیمت پایین فلز خالص آن در مقایسه با فلزات دیگری نظیر پلاتین می باشد. همچنین به عنوان یک فلز پایدار در حین تولید اکسیژن مولکولی می باشد. فولاد زنگ نزن نیز به گزینه دیگر برای الکترود آن شناخته می شود که نسبت به نیکل پایداری بالاتری دارد و همچنین اکتیویته واکنش آن در دمای بالا حین واکنش تولید واکنش اکسیژن مولکولی ( OER ) می باشد[ ۴] .
همچنین برای افزایش خواص کاتالیست الکترودها می توان از آلیاژسازی نیکل بهره برده می شود برای مثال آلیاژ نیکل - آلومنیوم که به نیکل رینی نیز شناخته می شود با خواص کاتالیزوری مناسب از جمله گزینه های رایج مورد استفاده است [ ۵] .
الکترودها معمولاً توسط یک فویل منفذی نازک ( با ضخامت بین ۰. ۰۵۰ تا ۰. ۵ میلی متر ) از یکدیگر جدا شده اند که به آن جداکننده گویند. جداکننده به رسانایی الکترونی ندارد، بنابراین از اتصال کوتاه الکتریکی بین الکترودها جلوگیری می کند و در عین حال فاصله های کوچک بین الکترودها را امکان پذیر می کند. همچنین رسانایی یونی توسط محلول آبی قلیایی از طریق نفوذ آن ها تامین می گردد[ ۶] . رایج ترین ماده مورد استفاده در جداکننده Zirfon می باشد که ترکیبی از زیرکونیا ( اکسید زیرکونیم ) و پلی سولفون می باشد. وظیفه دیگر جداکننده جلوگیری از مخلوط شدن هیدروژن و اکسیژن در الکترودها می باشد [ ۷] .