Framfarir í vetnisframleiðslutækni og efnahagsgreining – Vetnisframleiðsla í basískri rafgreiningarfrumu

Vetnisframleiðsla í basískum frumum er tiltölulega þroskuð tækni til að framleiða vetni með rafgreiningu. Basískar frumur eru öruggar og áreiðanlegar, með 15 ára líftíma og hafa verið mikið notaðar í viðskiptalegum tilgangi. Vinnslunýtni basískra frumna er almennt 42% ~ 78%. Á undanförnum árum hafa basískar rafgreiningarfrumur náð árangri á tveimur meginsviðum. Annars vegar hefur skilvirkni frumna verið bætt og rekstrarkostnaður sem tengist rafmagnsnotkun hefur verið lækkaður. Hins vegar eykst rekstrarstraumþéttleiki og fjárfestingarkostnaður lækkar.

Virkni basísks rafgreiningartækis er sýnd á myndinni. Rafhlaðan samanstendur af tveimur rafskautum sem eru aðskildar með loftþéttri þind. Rafhlaðan er dýft 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 ókostur raflausna er að þær eru tærandi. Fruman starfar við hitastig á bilinu 65°C til 100°C. Katóða frumunnar framleiðir vetni og OH⁻ sem myndast rennur í gegnum þindina að anóðunni, þar sem það sameinast aftur til að framleiða súrefni.

Háþróaðar basískar rafgreiningarfrumur henta vel til stórfelldrar vetnisframleiðslu. Basískar rafgreiningarfrumur frá sumum framleiðendum hafa mjög mikla vetnisframleiðslugetu, (500 ~ 760 Nm3/klst.), með samsvarandi orkunotkun upp á 2150 ~ 3534 kW. Í reynd, til að koma í veg fyrir myndun eldfimra gasblanda, er vetnisframleiðslan takmörkuð við 25% til 100% af nafngildi, hámarks leyfilegur straumþéttleiki er um 0,4 A/cm2, rekstrarhitastig er 5 til 100°C og hámarksrafgreiningarþrýstingur er nálægt 2,5 til 3,0 MPa. Þegar rafgreiningarþrýstingurinn er of hár eykst fjárfestingarkostnaðurinn og hætta á myndun skaðlegra gasblanda eykst verulega. Án nokkurra aukahreinsibúnaðar getur hreinleiki vetnis sem framleitt er með rafgreiningu basískra frumna náð 99%. Rafgreiningarvatn basískra rafgreiningarfrumu verður að vera hreint, til að vernda rafskautið og tryggja örugga notkun, vatnsleiðni er minni en 5 S/cm.