Characterization of Hydrogen-in-Oxygen Changes in Alkaline Electrolysis Hydrogen Production System and Analysis of Influencing Factors

氧气 高压电解 制氢 电解 电解水 电解质 化学 碱性水电解 氢燃料强化 无机化学 电极 有机化学 物理化学
作者
Shuiyong Wang,H. Chen,Song Hu,Wanxiang Zhao,Mingya Chen,Dongfang Chen,Xiaoming Xu
出处
期刊:Processes [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (8): 2517-2517 被引量:1
标识
DOI:10.3390/pr13082517
摘要

Industrial alkaline water electrolysis systems face challenges in maintaining hydrogen-in-oxygen impurity within safe limits under fluctuating operating conditions. This study aims to characterize the dynamic response of hydrogen-in-oxygen concentration in an industrial 10 kW alkaline water electrolysis test platform (2 Nm3/h hydrogen output at 1.6 MPa and 90 °C) and to identify how operating parameters influence hydrogen-in-oxygen behavior. We systematically varied the cell current, system pressure, and electrolyte flow rate while monitoring real-time hydrogen-in-oxygen levels. The results show that hydrogen-in-oxygen exhibits significant inertia and delay: during startup, hydrogen-in-oxygen remained below the 2% safety threshold and stabilized at 0.9% at full load, whereas a step decrease to 60% load caused hydrogen-in-oxygen to rise to 1.6%. Furthermore, reducing the pressure from 1.4 to 1.0 MPa lowered the hydrogen-in-oxygen concentration by up to 15%, and halving the alkaline flow rate suppressed hydrogen-in-oxygen by over 20% compared to constant conditions. These findings provide new quantitative insights into hydrogen-in-oxygen dynamics and offer a basis for optimizing control strategies to keep gas purity within safe limits in industrial-scale alkaline water electrolysis systems.

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