Aufbau und Funktionsweise

Wie bei den anderen Elektrolysearten auch, wird bei der AEL Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die Spaltung geschieht meistens an zwei nickelbasierten Elektroden, welche durch ein Diaphragma voneinander getrennt sind. Das Diaphragma ist eine ionenleitfähige Membran, durch welche die negativ geladenen Hydroxid-Ionen passieren und sich zur Anode bewegen können. Durch diese Ionendurchlässigkeit ist ein Ladungsaustausch ermöglicht, gleichzeitig ist die Membran gasundurchlässig und verhindert die Vermischung des Sauerstoffs mit dem Wasserstoff. Die Elektroden befinden sich in einem alkalischen Elektrolyten, der meist aus Kalilauge besteht. An der Kathode entstehen aus Wasser unter Elektronenaufnahme Hydroxidionen und Wasserstoff. Die Hydroxid-Ionen wandern aufgrund ihrer negativen Ladung durch das Diaphragma zur Anode, wo sie unter Elektrodenabgabe zu Sauerstoff und Wasser reagieren.

Durch einen modularen Aufbau können mehrere Module parallel geschalten werden, was eine höhere Nennleistung der gesamten Anlage mit sich zieht.

Die AEL wird in einem Temperaturbereich zwischen 40 °C und 90 °C und bei einem Druck von 1-30 bar betrieben.

Vor- und Nachteile

Vorteilhaft bei der AEL sind die geringen Investitionskosten, die sich aus der Marktreife der Technologie ergeben. Die AEL ist die am längsten etablierte Elektrolyseart. Die technische Reife wurde bereits in den 1950er-Jahren erreicht. Zudem zeichnet sich die AEL durch eine hohe Langzeitstabilität aus. Sie kommt zudem praktisch ohne kritische Rohstoffe aus.

Nachteilhaft ist, dass kein Kohlendioxid in die Zelle gelangen darf, da dieses sonst mit dem alkalischen Elektrolyten reagiert und Kaliumcarbonat bildet. Aufgrund der Beschaffenheit des Diaphragmas sind die technischen Anforderungen an die Elektrolyseure hoch, da Differenzdrücke vermieden werden müssen, um einer Vermischung des Wasserstoffs und Sauerstoffs vorzubeugen. Außerdem ist ein Management des alkalischen Elektrolyten erforderlich, was zusätzlichen Aufwand für die Elektrolyseure bedeutet. Bei der Kopplung mit fluktuierenden Stromquellen sinkt die Gasreinheit im Teillastbetrieb und es können Degradationsprobleme auftreten. Ein weiterer Nachteil der AEL ist die relativ lange Kaltstartzeit von etwa 50 min.