Alkalín rafgreiningartæki

Lækkun kostnaðar á grænu vetni sem framleitt er með rafgreiningu vatns er mjög æskilegt til að draga úr kostnaði við orkuskiptin. Til þess þarf ekki aðeins ódýra græna raforku heldur einnig lægri fjármagnskostnað. Hið síðarnefnda er sérstaklega mikilvægt þar sem framtíðar rafgreiningarstöðvar verða starfræktar á grundvelli (umfram) breytilegrar endurnýjanlegrar raforku sem takmarkar fjölda rekstrarstunda og eykur þar með hlutfallslega framlag fjármagnskostnaðar. Það eru þrjár leiðir til að draga úr fjármagnskostnaði: Stærðarhagkvæmni, töluhagkvæmni og nýsköpun.
„Stærðarhagkvæmni“ þýðir að stórar plöntur eru tiltölulega ódýrari. Í efnaiðnaði er dæmigert að verksmiðja sem er tífalt stærri er aðeins fimm sinnum dýrari, sem gefur til kynna að fjármagnskostnaður á hverja framleiðslueiningu sem framleidd er sé stuðlinum tveimur lægri. Spurning er hvort þessi mælikvarði eigi einnig við um rafgreiningarstöðvar, þar sem rafgreiningartæki "kvarðast ekki vel": vegna takmarkana í hitastjórnun eru núverandi basískir staflar takmarkaðir við um það bil 10 MW að stærð og ekki er búist við að þessi fjöldi aukist mikið í framtíð. Þetta þýðir að fyrir stærri verksmiðjur þurfa rafgreiningartækin bara að vera "númeruð upp", sem gefur til kynna að það séu takmarkaðir stærðarkostir fyrir rafgreiningartæki. Á sama tíma leggja staflarnir aðeins til 10-20% af heildarkostnaði verksmiðjunnar og hinir 80-90% af kostnaðinum stækka vel. Þess vegna gerum við enn von á góðri stærðarhagkvæmni fyrir vatnsrafgreiningarstöðvar, þó þær gætu verið aðeins óhagstæðari en fyrir venjulegar efnaverksmiðjur.
„Talahagkvæmni“ þýðir að þegar fleiri einingar af sömu vöru eru framleiddar verða þær ódýrari vegna sjálfvirkrar framleiðslu og annarrar hagræðingar á aðfangakeðjunni. Þekktasta dæmið eru sólarrafhlöður þar sem gífurlegum kostnaðarlækkunum hefur náðst með þessum hætti. Einnig eru miklir möguleikar á „stærðarhagkvæmni“ á sviði rafgreiningartækja þar sem flestir rafgreiningartæki eru enn framleiddir á mjög vinnufrekan hátt með handvirkri samsetningu frumna í stafla. Vegna aukinnar eftirspurnar eftir rafgreiningartækjum sjáum við þegar framleiðendur byrja að þróa sjálfvirkar framleiðslulínur sem leiða til verulegrar kostnaðarlækkunar.
Bæði "stærðarhagkvæmni" og "töluhagkvæmni" munu stuðla að lækkun kostnaðar, en það er líka skipting á milli þeirra: stærri staflar og einingar (sem innihalda ma dælur, gas-vökvaskiljur og varmaskipti) gefa til kynna að fjöldi eininga verður minni og þar af leiðandi verða kostir „talnahagkerfa“ minni. Hins vegar verður vatnsrafleysamarkaðurinn svo stór að jafnvel með stórum stafla og einingum verður enn umtalsverð "töluhagkvæmni". Þetta gerir það að verkum að fyrir rafgreiningu vatns geta "stærðarhagkvæmni" og "töluhagkvæmni" verið viðbót.
Annar stór drifkraftur kostnaðarlækkunar verður nýsköpun. Þrátt fyrir að basísk tækni sé nú þegar til í yfir 100 ár er enn nóg pláss fyrir tækninýjungar, sérstaklega varðandi núverandi þéttleika sem tæknin er notuð við. Í samanburði við hefðbundna basíska rafgreiningartækni er hægt að auka straumþéttleikann um meira en fimmtung með nýjungum í þind, rafskautshúð og frumuhönnun. Mynd 3 sýnir skýringarmynd af hugmyndafræðilegum basískum rafgreiningarstafla sem gæti verið á markaðnum árið 2030. Tafla 2 sýnir samsvarandi frammistöðueiginleika slíks rafgreiningartækis, sem sýnir að vetnisframleiðsla slíks rafgreiningartækis getur verið tíu sinnum hærri en hefðbundinn basískir rafgreiningartæki. Þetta dregur í raun úr kostnaði við framleitt vetni, þar sem staflinn er ekki tífalt dýrari en sá hefðbundni.

Það eru margar leiðir þar sem rafgreining vetnisframleiðslu getur gagnast einstaklingum jafnt sem fyrirtækjum. Kannski felur helsti kostur þessarar tækni í sér framleiðslu á grænu vetni í stað þess að treysta á blátt vetni (afurð sem er fengin úr hefðbundnum jarðefnaeldsneytisgjöfum eins og jarðgasi). Með öðrum orðum, rafgreiningartæki býður upp á endurnýjanlega leið til að framleiða orku.

Það er því ljóst hvers vegna rafgreiningartæki er oft notað innan vetnisefnarafalaiðnaðarins. Þessu gasi er hægt að safna og geyma til að endurhlaða frumur þegar þær verða tæmdar; lengja líftíma þeirra verulega og tryggja áreiðanlega orkugjafa.

Annað áhugavert forrit sem felur í sér vetnisgeymslu felur í sér hvernig hægt er að samþætta það inn í núverandi græna tækni. Til dæmis geta komið upp tímar þar sem vindmyllur geta ekki framleitt nægjanlegt afl vegna veðurskilyrða. Hægt er að nota rafgreiningartæki á staðnum sem óþarfa kerfi.

Annað dæmi felur í sér aðstæður þar sem of mikið af rafmagni er framleitt. Öfugt við að draga úr framleiðslu er hægt að beina þessu afli yfir á rafgreiningartæki; sem leiðir til fullnægjandi geyma af vetni til notkunar í framtíðinni.[9]

Alkalísk rafgreining á vatni sker sig úr fyrir einstakan sveigjanleika, aðlagast áreynslulaust að fjölbreyttum vetnisframleiðsluþörfum. Þessi fjölhæfni gerir það að verkum að það er hægt að nota á margvíslegan hátt, allt frá hóflegum verkefnum til víðfeðmra iðnaðarferla. Auk þess tryggir lengdur líftími basískrar rafgreiningar stöðugt og sjálfbært vetnisframboð yfir langan tíma.
Kostnaðarhagkvæmni basískrar rafgreiningar er annar áberandi kostur, þar sem búnaður hennar þarfnast ódýrari efna samanborið við aðrar vetnisframleiðsluaðferðir. Þessi hagkvæmni eykur aðgengi þess og eykur aðdráttarafl þess til fjölbreytts notendahóps, þar á meðal lítilla fyrirtækja og rannsóknarstofnana.

Einfaldleiki skilgreinir viðhald basískra rafgreiningarkerfa. Einföld hönnun þeirra krefst lágmarks athygli og þjónustu, útilokar þörfina fyrir sérhæfða færni eða kostnaðarsamar viðhaldsaðferðir, sem gerir það að verkum að það er hentugur kostur fyrir vetnisframleiðslu.

Notkun við lægra hitastig er lykilávinningur af basískri rafgreiningu, sem stuðlar að minni orkunotkun og aukinni heildarnýtni. Þetta orkusparandi ferli hefur í för með sér kostnaðarsparnað og minnkað umhverfisfótspor.
Háhreins vetnisframleiðsla er viðbótarverðleiki basískrar rafgreiningar, sérstaklega mikilvægur fyrir notkun í iðnaði eins og efnarafalum og efnum. Tryggingin um afköst og áreiðanleika í efsta flokki í þessum geirum styrkir basíska rafgreiningu sem ákjósanlegasta aðferð til vetnisframleiðslu.

Að lokum er umhverfisvæn möguleiki basískrar rafgreiningar athyglisvert. Með því að samþætta endurnýjanlega orkugjafa eins og sólar- eða vindorku, dregur ferlið verulega úr kolefnislosun og dregur úr því að treysta á jarðefnaeldsneyti, sem er í takt við yfirmarkmiðið að hlúa að sjálfbæru og umhverfismeðvituðu orkukerfi.

Í stuttu máli, basísk rafgreining vatns býður upp á margþætta kosti fyrir vetnisframleiðslu. Sveigjanleiki þess, hagkvæmni, lágviðhaldseiginleikar, getu til að starfa við lægra hitastig, háhreint vetnisframleiðsla og vistvænir eiginleikar staðsetja það sem sannfærandi lausn í ýmsum forritum. Hvort sem það er notað í smærri verkefnum eða stórum iðnaðarumhverfi, kemur basísk rafgreining vatns fram sem áreiðanleg og sjálfbær uppspretta vetnis.

Alkalískur rafgreiningartæki er tæki sem notar raflausn, venjulega kalíum- eða natríumhýdroxíð, til að skipta vatnssameindum í vetni og súrefni með ferli sem kallast rafgreining. Efnafræðileg meginreglan á bak við basískt rafgreiningartæki er byggð á meginreglum rafefnafræðinnar. Í rafefnafræði eru efnahvörf knúin áfram af flutningi rafeinda frá einu efni til annars. Þegar rafstraumur er settur á saltalausn veldur það því að raflausnin fer í ferli sem kallast rafgreining. Meðan á þessu ferli stendur veldur rafstraumurinn því að vatnssameindirnar skiptast í vetnis- og súrefnisatóm.
Í basískum rafgreiningartæki er ferlið gert mögulegt með nærveru raflausnarinnar sem inniheldur hýdroxíðjónir (OH-) sem auðvelda flutning rafeinda milli rafskautanna og vatnssameindanna. Hýdroxíðjónirnar laðast að jákvætt hlaðna skautinu (rafskautið sem er tengt við jákvæða enda aflgjafans) og vetnisjónirnar (H+) dragast að neikvætt hlaðna bakskautinu (rafskautið sem er tengt við neikvæða skaut aflgjafans) .
Á rafskautinu eru vatnssameindir oxaðar til að mynda súrefnisgas og jákvætt hlaðnar vetnisjónir: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
Við bakskautið minnka vetnisjónir og mynda vetnisgas: 4H+ + 4e- → 2H2
Í heildina er hægt að tjá hvarfið sem: 2H2O → 2H2 + O2
Raflausnin gegnir mikilvægu hlutverki í ferlinu með því að veita leiðandi miðli fyrir flæði rafeinda milli rafskautanna og vatnssameindanna. Hýdroxíðjónirnar í raflausninni hjálpa einnig til við að viðhalda stöðugu pH-gildi, sem er mikilvægt fyrir skilvirka virkni rafgreiningartækisins.
Í stuttu máli, basískt rafgreiningartæki virkar með því að nota raflausn til að auðvelda flutning rafeinda milli rafskautanna og vatnssameindanna, sem leiðir til framleiðslu á vetni og súrefnisgasi.

Alkalískir rafgreiningartæki eru venjulega smíðaðir með efnum sem eru tæringarþolin og geta staðist erfiðar aðstæður rafgreiningarferlisins. Helstu efni sem notuð eru í basískum rafgreiningartækjum eru:

Rafskaut:Rafskautin í basískum rafgreiningartækjum eru venjulega úr nikkel, nikkelhúðuðu stáli eða títan húðuð með nikkel-undirstaða málmblöndu. Þessi efni eru tæringarþolin og þola erfiðar aðstæður rafgreiningarferlisins.

Himna:Alkalín rafgreiningartæki nota fljótandi KOH raflausn, svo þeir þurfa ekki himnu.

Frumuhlutar:Frumíhlutir í basískum rafgreiningartækjum, eins og frumugrindur, skiljur og þrýstihylki, eru venjulega úr efnum eins og ryðfríu stáli, kolefnisstáli eða nikkelblendi. Þessi efni eru tæringarþolin og þola erfiðar aðstæður rafgreiningarferlisins.

Alkalín rafgreiningartæki eru hagkvæmur og hagkvæmur valkostur fyrir vetnisframleiðslu. Þeir hafa nokkra kosti fram yfir aðrar tegundir rafgreiningartækja, þar á meðal meiri orkunýtni, litlum tilkostnaði, vetnisframleiðslu með mikilli hreinleika og vélrænni styrkleika. Alkalískir rafgreiningartæki eru smíðaðir með efnum sem eru tæringarþolin og geta staðist erfiðar aðstæður rafgreiningarferlisins, svo sem nikkel, nikkelhúðað stál, títan húðað með nikkel-undirstaða málmblöndu, ryðfríu stáli, kolefnisstáli og nikkelblendi. Með því að nota basískar rafgreiningartæki geta iðnaður framleitt háhreint vetni á skilvirkari hátt og með lægri kostnaði, sem stuðlar að sjálfbærari og hreinni orkuframtíð.

Vörur eru seldar á öllum svæðum Kína og fluttar út til landa um allan heim. Þeir hafa verið seldir í meira en 20 löndum og svæðum, þar á meðal Bandaríkjunum, Þýskalandi, Marokkó, Kenýa, Sádi Arabíu, Víetnam, Alsír, Indlandi, Tansaníu og Taívan. Veitt vel þekkt fyrirtæki eins og China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group og önnur vel þekkt fyrirtæki. Það eru margar grænar vetnisvetnisvötnunarstöðvar eins og Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, osfrv. bjóða upp á græn og vetnisframleiðsluverkefni.