Elektrolyse van alkalisch water

Onderzoek naar elektrolyse van alkalisch water: de brandstof van de toekomst ontsluiten

Alkalische waterelektrolyse (AWE) is een proces waarbij een elektrolyser wordt gebruikt om watermoleculen (H2O) te splitsen in waterstofgas (H2) en zuurstofgas (O2) met behulp van elektriciteit.

De elektrolyser bestaat uit twee elektroden (een positieve en een negatieve) die zijn ondergedompeld in een elektrolytoplossing, meestal een kaliumhydroxide (KOH)-oplossing, gescheiden door een diafragma of membraan.

In dit proces, wanneer een elektrische stroom door de elektrolyt wordt geleid, zorgt dit ervoor dat de watermoleculen in de buurt van de negatieve elektrode worden gereduceerd, waardoor waterstofgas wordt geproduceerd. Tegelijkertijd vindt bij de positieve elektrode oxidatie van hydroxylionen plaats, waardoor zuurstofgas ontstaat.

Elektrolyse van alkalisch water is belangrijk bij de productie van waterstof op industriële schaal, omdat het een kosteneffectieve en beproefde technologie biedt voor het genereren van grote hoeveelheden koolstofarme waterstof. De geproduceerde waterstof kan worden gebruikt voor verschillende toepassingen, zoals brandstofcelvoertuigen, energieopwekking en industriële processen.

Door het gebruik van hernieuwbare energiebronnen zoals wind, getijden en zon voor de elektrolyse, kan de waterstofproductie volledig koolstofemissievrij zijn, wat bijdraagt aan de wereldwijde netto nul-inspanningen om klimaatverandering tegen te gaan en over te stappen naar een duurzame energietoekomst.

Voordelen van alkalische waterelektrolyse:

Elektrolyse met alkalisch water biedt verschillende voordelen in vergelijking met andere elektrolysetechnologieën, zoals protonuitwisselingsmembraan (PEM) of vaste-oxide-elektrolysecel (SOEC), waaronder:

Kosteneffectiviteit: alkalische waterelektrolyse maakt gebruik van katalysatoren die goedkoper zijn in vergelijking met die welke worden gebruikt in PEM-waterelektrolyse en een langere operationele levensduur hebben. Dit maakt alkalische elektrolyse een meer kosteneffectieve optie voor het produceren van waterstof.

Schaalbaarheid: elektrolyse met alkalisch water kan gemakkelijk worden opgeschaald naar een productiecapaciteit van megawatt. Dit betekent dat elektrolyse van alkalisch water kan worden gebruikt voor grootschalige waterstofproductie, wat flexibiliteit biedt om aan de toegenomen vraag te voldoen.

Zuiverheid van gassen: bij elektrolyse van alkalisch water ontstaat waterstofgas met een hoge zuiverheidsgraad, dat essentieel is voor verschillende toepassingen, waaronder brandstofcellen, vanwege de effectieve scheiding van de waterstof- en zuurstofgassen.

Energie-efficiëntie: alkalische waterelektrolyse heeft een vergelijkbare energieconversie-efficiëntie als andere technologieën. Dit betekent dat een aanzienlijk deel van de input van elektrische energie wordt omgezet in de productie van waterstofgas.

Milieuvriendelijkheid: elektrolyse van alkalisch water kan worden aangedreven door hernieuwbare energiebronnen zoals wind- of zonne-energie, waardoor de productie van groene waterstof mogelijk wordt. Dit resulteert in een schoon en milieuvriendelijk proces dat een minimale bijdrage levert aan de uitstoot van broeikasgassen.

Veiligheid: elektrolyse met alkalisch water is een gevestigde technologie waarbij u zich weinig zorgen hoeft te maken over katalysatorvergiftiging of problemen met gascrossover.

Het is belangrijk om te bedenken dat hoewel elektrolyse met alkalisch water verschillende voordelen biedt, er ook andere elektrolysetechnologieën zijn, zoals PEM, die hun eigen specifieke voordelen en overwegingen hebben. De keuze voor elektrolysetechnologie hangt af van factoren als de gewenste zuiverheid van waterstof, kosten, schaalbaarheid en integratie met hernieuwbare energiebronnen.

Toepassingen van waterstof geproduceerd door elektrolyse van alkalisch water:

Grondstof: Waterstof wordt veel gebruikt als grondstof in verschillende industrieën en sectoren en dient als een belangrijk onderdeel bij de productie van chemicaliën, in raffinaderijen, staalproductie en energieopwekking. Door waterstof te produceren door middel van elektrolyse van alkalisch water kunnen deze industrieën koolstofarm worden.

Chemische industrie: Waterstof is een cruciale grondstof, die dient als bouwsteen voor de synthese van een verscheidenheid aan chemische verbindingen en wordt gebruikt bij de productie van ammoniak, methanol, waterstofperoxide en verschillende organische verbindingen.

Raffinaderijen: Waterstof wordt gebruikt in raffinaderijen voor hydroprocessing, waar het wordt gecombineerd met zware aardoliefracties om onzuiverheden te verwijderen en de kwaliteit van brandstofproducten te verbeteren.

Staalproductie: Waterstof wordt in de ijzer- en staalindustrie gebruikt als grondstof om ijzererts te reduceren tot metallisch ijzer in een proces dat directe reductie wordt genoemd. Dit vermindert de koolstofuitstoot die gepaard gaat met traditionele productieprocessen.

Energieopwekking: Waterstof kan worden gebruikt als grondstof voor energieopwekking door het gebruik van brandstofceltechnologieën, die waterstof omzetten in elektriciteit, bruikbaar als schone energiebron.

Mobiliteit: Het gebruik van waterstof in mobiliteitstoepassingen vergemakkelijkt de overgang naar koolstofarm vervoer en de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen. Het biedt het voordeel dat het een schone en duurzame energiebron is voor een breed scala aan voertuigen en transportmethoden, zoals bussen, vrachtwagens, taxi's, personenauto's en zelfs treinen en schepen. Waterstof-brandstofcelvoertuigen zorgen voor een grotere actieradius en snellere tanktijden in vergelijking met batterij-elektrische voertuigen, waardoor ook het gewicht wordt verminderd.

Brandstof: Door hernieuwbare elektriciteit om te zetten in waterstof door middel van elektrolyse van alkalisch water, kan waterstof als brandstof worden opgeslagen en over lange afstanden worden getransporteerd, waardoor het intermitterende karakter van hernieuwbare elektriciteitsvoorzieningen wordt gebufferd en in evenwicht gebracht. Deze brandstof kan vervolgens worden gebruikt voor energieopwekking, stoomproductie of zelfs ter vervanging van aardgas in huishoudelijke verwarmingstoepassingen.

Ontdek meer: INEOS-toepassingen voor waterstof