Framvinda vetnisframleiðslutækni og hagfræðileg greining – Vetnisframleiðsla í basískri rafgreiningarklefa

Vetnisframleiðsla á basískum frumum er tiltölulega þroskuð rafgreiningarvetnisframleiðslutækni. Alkalísk fruma er örugg og áreiðanleg, með líftíma upp á 15 ár, og hefur verið mikið notuð í atvinnuskyni. Vinnuskilvirkni basískra frumna er yfirleitt 42% ~ 78%. Á undanförnum árum hafa basískar rafgreiningarfrumur tekið framförum í tveimur meginþáttum. Annars vegar hefur bætt skilvirkni frumunnar verið bætt og rekstrarkostnaður sem tengist raforkunotkun hefur minnkað. Á hinn bóginn eykst rekstrarstraumþéttleiki og fjárfestingarkostnaður minnkar.

Vinnureglan um basískt rafgreiningartæki er sýnd á myndinni. Rafhlaðan samanstendur af tveimur rafskautum sem eru aðskilin með loftþéttri þind. Rafhlöðusamstæðan er sökkt í háan styrk af basískum fljótandi raflausn KOH (20% til 30%) til að hámarka jónaleiðni. NaOH og NaCl lausnir geta einnig verið notaðar sem raflausnir, en þær eru ekki almennt notaðar. Helsti ókosturinn við salta er að þau eru ætandi. Fruman starfar við hitastig á bilinu 65°C til 100°C. Bakskaut frumunnar framleiðir vetni og OH sem myndast flæðir í gegnum þindið til rafskautsins, þar sem það sameinast aftur til að framleiða súrefni.

Háþróaðar basískar rafgreiningarfrumur eru hentugar fyrir vetnisframleiðslu í stórum stíl. Alkalískar rafgreiningarfrumur framleiddar af sumum framleiðendum hafa mjög mikla vetnisframleiðslugetu við (500 ~ 760Nm3/klst.), með samsvarandi orkunotkun upp á 2150 ~ 3534kW. Í reynd, til að koma í veg fyrir myndun eldfimra gasblandna, er vetnisafraksturinn takmörkuð við 25% til 100% af nafnsviðinu, hámarks leyfilegur straumþéttleiki er um 0,4A/cm2, rekstrarhiti er 5 til 100°C, og hámarks rafgreiningarþrýstingur er nálægt 2,5 til 3,0 MPa. Þegar rafgreiningarþrýstingurinn er of hár eykst fjárfestingarkostnaðurinn og myndun hættu á skaðlegri gasblöndu eykst verulega. Án nokkurs hjálparhreinsibúnaðar getur hreinleiki vetnis sem framleitt er með basískri frumu rafgreiningu náð 99%. Alkalískt rafgreiningarklefa rafgreiningarvatn verður að vera hreint, til að vernda rafskautið og örugga notkun er vatnsleiðni minni en 5S/cm.