Czym są elektrolizery?

Elektroliza jest to proces zmiany struktury chemicznej substancji pod wpływem przyłożonego zewnętrznego napięcia elektrycznego. Chociaż definicja elektrolizy obejmuje wiele zjawisk i reakcji, najczęściej kojarzona jest z procesem rozkładu w środowisku ciekłym.

Co to jest elektrolizer?

Elektrolizery stają cię coraz częściej poruszanym tematem, ponieważ są one istotnym elementem rozwoju technologii energetycznych i napędowych, które mają za zadanie uwolnić człowieka ze smyczy paliw kopalnych. Elektrolizery są najczęściej wykorzystywane do produkcji wodoru. Wodór produkowany jest z wody za pomocą wymuszonego procesu elektrolizy. Elektroliza wody jest bardzo przyszłościową metodą głównie dlatego, że wody na Ziemi mamy pod dostatkiem, a sam proces jest prosty i nie wymaga skomplikowanej aparatury. W wyniku elektrolizy wody otrzymujemy wodór o czystości ok. 99,9%. Reakcja zachodząca w elektrolizerze jest bardzo podobna do tej, jaka zachodzi w wodorowym ogniwie paliwowym. Główną różnicą w działaniu tych dwóch układów jest to, że w ogniwie wodór jest wprowadzany na anodę (czyli elektrodę ujemną), natomiast w elektrolizerze wodór wydziela się na katodzie (czyli elektrodzie dodatniej). Wodór jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem we wszechświecie, więc wiele osób zadaje pytanie, po co w ogóle bawić się w elektrolizę. Odpowiedź jest prosta. Wodór jest powszechny, lekki oraz bardzo reaktywny, co powoduje, że bardzo niewiele pierwiastka występuje w postaci czystej lub inaczej niezwiązanej z innymi pierwiastkami (najbliższy nam przykład to woda, czyli związek wodoru z tlenem oraz węglowodory, czyli związany z wodorem węgiel).

Jakie rodzaje elektrolizerów wyróżniamy i jaki jest ich potencjał?

Elektrolizery możemy podzielić ze względu na kilka cech. Najczęściej stosuje się dwa kryteria: biegunowość oraz obecność membran.
Ze względu na biegunowość rozróżniamy elektrolizery:
– jednobiegunowe: były to pierwsze elektrolizery. Ich budowa jest bardzo prosta, ale niestety w porównaniu do elektrolizerów dwubiegunowych są dużo mniej wydajne,
– dwubiegunowe: elektrolizery dwubiegunowe składają się z wielu komórek elektrolitowych, które są ściśle upakowane szeregowo. Warstwa elektrolitu w każdej komórce jest bardzo mała. Ich główną zaletą jest możliwość stosowania bardzo wysokich napiec oraz możliwość prowadzenia elektrolizy pod wysokim ciśnieniem.

Ze względu na obecność membran dzielimy elektrolizery na:
– alkaliczne: elektrolizery alkaliczne wykorzystują roztwory KOH oraz NaOH, w stężeniu 16-29%. Elektrolizery alkaliczne działają pod gęstością prądu od 100 do 400 mA/cm2. Temperaturowy zakres pracy elektrolizerów alkalicznych wynosi 25-100st C.
– membranowe: elektrolizery membranowe stosują półprzepuszczalne membrany, które umożliwiają na przenikanie protonów. Membrana ta pełni funkcję elektrolitu. Elektrolizery membranowe działają przeważnie pod wysokim ciśnieniem.

Pomimo rozwoju technologii elektrolizy, nadal na całym świecie produkcja wodoru odbywa się w 95% z paliw kopalnych. Zwiększanie udziału elektrolizy wody, która dodatkowo przebiega z udziałem ekologicznego prądu (czyli pochodzącego ze źródeł odnawialnych), może mieć znaczący wpływ na zmniejszenie emisji szkodliwych gazów, w tym gazów cieplarnianych.