በጠንካራ ኦክሳይዶች ኤሌክትሮይሲስ የሃይድሮጅን ምርት እድገት እና ኢኮኖሚያዊ ትንተና

በጠንካራ ኦክሳይዶች ኤሌክትሮይሲስ የሃይድሮጅን ምርት እድገት እና ኢኮኖሚያዊ ትንተና

ጠንካራ ኦክሳይድ ኤሌክትሮላይዘር (SOE) ለኤሌክትሮላይዜስ ከፍተኛ ሙቀት ያለው የውሃ ትነት (600 ~ 900 ° ሴ) ይጠቀማል ይህም ከአልካላይን ኤሌክትሮላይዘር እና ፒኤም ኤሌክትሮላይዘር የበለጠ ውጤታማ ነው. በ 1960 ዎቹ ውስጥ ዩናይትድ ስቴትስ እና ጀርመን በከፍተኛ ሙቀት የውሃ ትነት SOE ላይ ምርምር ማድረግ ጀመሩ. የ SOE ኤሌክትሮላይዜር የስራ መርህ በስእል 4. እንደገና ጥቅም ላይ የዋለ ሃይድሮጂን እና የውሃ ትነት ከአኖድ ወደ ምላሽ ስርዓት ውስጥ ይገባሉ. የውሃ ትነት በኤሌክትሮላይዝድ ወደ ሃይድሮጅን በካቶድ. በካቶድ የሚመረተው O2 በጠንካራው ኤሌክትሮላይት በኩል ወደ አኖድ ይንቀሳቀሳል፣ እሱም እንደገና ተቀላቅሎ ኦክስጅንን በመፍጠር ኤሌክትሮኖችን ይለቃል።

እንደ አልካላይን እና ፕሮቶን ልውውጥ ሽፋን ኤሌክትሮላይቲክ ህዋሶች ፣ SOE ኤሌክትሮድ ከውሃ ትነት ግንኙነት ጋር ምላሽ ይሰጣል እና በኤሌክትሮድ እና በውሃ ትነት ግንኙነት መካከል ያለውን የግንኙነት ቦታ ከፍ ለማድረግ ተግዳሮት ይገጥመዋል። ስለዚህ, SOE electrode በአጠቃላይ ባለ ቀዳዳ መዋቅር አለው. የውሃ ትነት ኤሌክትሮላይዜሽን ዓላማ የኃይል ጥንካሬን ለመቀነስ እና የተለመደው ፈሳሽ ውሃ ኤሌክትሮላይዜሽን የሥራ ወጪን ለመቀነስ ነው. እንደ እውነቱ ከሆነ, የውሃው የመበስበስ ምላሽ አጠቃላይ የኃይል ፍላጎት እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን በትንሹ ቢጨምርም, የኤሌክትሪክ ኃይል ፍላጎት በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል. የኤሌክትሮላይቲክ ሙቀት መጠን እየጨመረ በሄደ መጠን የሚፈለገው የኃይል ክፍል እንደ ሙቀት ይቀርባል. SOE ከፍተኛ ሙቀት ባለው የሙቀት ምንጭ ውስጥ ሃይድሮጂንን ለማምረት ይችላል. ከፍተኛ ሙቀት ባለው ጋዝ የሚቀዘቅዙ የኒውክሌር ማመንጫዎች ወደ 950 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ሊሞቁ ስለሚችሉ, የኑክሌር ኃይል ለ SOE የኃይል ምንጭ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል. ከዚሁ ጋር ጥናቱ እንደሚያሳየው እንደ ጂኦተርማል ያሉ ታዳሽ ሃይሎች የእንፋሎት ኤሌክትሮላይዜሽን የሙቀት ምንጭ የመሆን አቅም አላቸው። በከፍተኛ ሙቀት መስራት የባትሪውን ቮልቴጅ ሊቀንስ እና የምላሽ ፍጥነትን ሊጨምር ይችላል፣ነገር ግን የቁሳቁስ የሙቀት መረጋጋት እና የመዝጋት ፈተናም ይገጥመዋል። በተጨማሪም በካቶድ የሚመነጨው ጋዝ የሃይድሮጅን ድብልቅ ነው, እሱም የበለጠ መለየት እና ማጽዳት ያስፈልገዋል, ከተለመደው ፈሳሽ ውሃ ኤሌክትሮይዚስ ጋር ሲነፃፀር ዋጋውን ይጨምራል. እንደ ስትሮንቲየም ዚርኮኔት ያሉ ፕሮቶን የሚመሩ ሴራሚክስ መጠቀም የ SOE ወጪን ይቀንሳል። Strontium zirconate በ 700 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የፕሮቶን ኮንዳክሽን ያሳያል, እና ለካቶድ ከፍተኛ ንፅህና ሃይድሮጂን ለማምረት, የእንፋሎት ኤሌክትሮላይዜሽን መሳሪያን ቀላል ያደርገዋል.

ያን እና ሌሎች. [6] በካልሲየም ኦክሳይድ የተስተካከለ የዚርኮኒያ ሴራሚክ ቱቦ እንደ ድጋፍ ሰጪ መዋቅር ጥቅም ላይ ይውላል፣ ውጫዊው ገጽ በቀጭኑ (ከ0.25 ሚሜ ያነሰ) ባለ ቀዳዳ ላንታነም ፔሮቭስኪት እንደ አኖድ እና ኒ/Y2O3 የተረጋጋ ካልሲየም ኦክሳይድ ሰርሜት እንደ ካቶድ ተሸፍኗል። በ 1000 ° ሴ, 0.4A / cm2 እና 39.3W የግቤት ኃይል, የንጥሉ ሃይድሮጂን የማምረት አቅም 17.6NL / ሰ ነው. የ SOE ጉዳቱ በሴሎች መካከል ባለው ትስስር ላይ ከሚከሰቱት ከፍተኛ የኦሞም ኪሳራዎች እና በእንፋሎት ስርጭት ትራንስፖርት ውስንነት የተነሳ ከፍተኛ የቮልቴጅ ክምችት የሚያስከትለው ከፍተኛ የቮልቴጅ መጠን ነው። በቅርብ ዓመታት ውስጥ የፕላነር ኤሌክትሮይክ ሴሎች ብዙ ትኩረትን ስቧል [7-8]. ከቱቡላር ሴሎች በተቃራኒ ጠፍጣፋ ሴሎች ማምረት የበለጠ የታመቀ እና የሃይድሮጂን ምርት ውጤታማነትን ያሻሽላሉ። በአሁኑ ጊዜ የ SOE የኢንዱስትሪ አተገባበር ዋነኛው መሰናክል የኤሌክትሮልቲክ ሴል የረጅም ጊዜ መረጋጋት ነው [8] እና የኤሌክትሮል እርጅና እና የመጥፋት ችግሮች ሊከሰቱ ይችላሉ።