ด้วยไฟฟ้ากระแสตรง โมเลกุลของน้ำจะถูกแยกออกจากกันเพื่อผลิตออกซิเจนและไฮโดรเจน ซึ่งจะถูกแยกออกจากขั้วบวกและขั้วลบของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ตามลำดับ กระบวนการนี้เรียกว่าการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า การสร้างไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าของน้ำมักถูกแยกออกเป็นการแยกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าจากน้ำอัลคาไลน์ (AE) การแยกด้วยไฟฟ้าด้วยเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) และการแยกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าของน้ำออกไซด์ของแข็งที่อุณหภูมิสูง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุต่างๆ ของไดอะแฟรมของอิเล็กโทรไลเซอร์ (SOEC)
การผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าแบบอัลคาไลน์
แร่ใยหินเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ของไดอะแฟรมของอิเล็กโทรไลเซอร์รุ่นไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยน้ำอัลคาไลน์ ซึ่งแยกก๊าซออกจากกัน โลหะผสม เช่น โลหะผสม Ni-Mo ฯลฯ ซึ่งสลายน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจน ประกอบเป็นแคโทดและแอโนดส่วนใหญ่ อิเล็กโทรไลต์น้ำอัลคาไลน์ในอุตสาหกรรมมักใช้สารละลาย KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์ เศษส่วนมวลมีตั้งแต่ 20 เปอร์เซ็นต์ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ; อุณหภูมิในการทำงานคือ 70 องศาถึง 80 องศา ; ความหนาแน่นกระแสไฟที่ใช้งานอยู่ที่ประมาณ 0.25 A/cm2; และความดันก๊าซอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.1 MPa ถึง 3.0 MPa ประสิทธิภาพอยู่ระหว่างร้อยละ 62 ถึงร้อยละ 82 เทคโนโลยีสำหรับการผลิตไฮโดรเจนผ่านอิเล็กโทรไลซิสในน้ำอัลคาไลน์ได้รับการพัฒนาเป็นอย่างดีและมีต้นทุนเริ่มต้นและการดำเนินงานต่ำ แต่มีข้อเสีย เช่น การสูญเสียน้ำด่าง การกัดกร่อน และการใช้พลังงานสูง การสร้างไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าด้วยน้ำอัลคาไลน์เป็นจุดสนใจของการวิจัยทั้งในและต่างประเทศเกี่ยวกับการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กโทรไลเซอร์ในน้ำ
การผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า PEM
ส่วนประกอบหลักของเครื่องอิเล็กโทรไลต์น้ำ PEM ได้แก่ เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน ชั้นเร่งปฏิกิริยาแคโทดและแอโนด ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซแคโทดและแอโนด แผ่นปิดท้ายแคโทดและแอโนด ฯลฯ จากด้านในสู่ด้านนอก ในหมู่พวกมัน ชั้นการแพร่กระจาย ชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา และเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนก่อให้เกิดอิเล็กโทรดเมมเบรน ซึ่งเป็นตำแหน่งหลักสำหรับการส่งผ่านวัสดุและปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์น้ำทั้งหมด ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของอิเล็กโทรไลเซอร์น้ำ PEM ได้รับผลกระทบโดยตรงจากคุณสมบัติและโครงสร้างของเมมเบรนอิเล็กโทรด
ความแตกต่าง
เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตไฮโดรเจนด้วยอิเล็กโทรไลซิสในน้ำอัลคาไลน์ การผลิตไฮโดรเจนด้วยอิเล็กโทรไลซิสในน้ำ PEM มีความหนาแน่นกระแสการทำงานสูงกว่า ประสิทธิภาพโดยรวมสูงกว่า และเศษส่วนก๊าซไฮโดรเจนสูงกว่า ความดันการผลิตก๊าซสูงกว่า ความเร็วในการตอบสนองแบบไดนามิกที่เร็วกว่า และสามารถปรับให้เข้ากับความผันผวนของการผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน ถือเป็นเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยน้ำที่มีแนวโน้มสูง ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า PEM ได้รับการสาธิตและค่อยๆ ส่งเสริมในสาขาต่างๆ เช่น การผลิตไฮโดรเจนในสถานที่ที่สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน การแยกด้วยไฟฟ้าของน้ำสำหรับการผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลม และการเก็บพลังงาน
