Pag-uswag ug pagtuki sa ekonomiya sa produksyon sa hydrogen pinaagi sa electrolysis sa solid oxides

Pag-uswag ug pagtuki sa ekonomiya sa produksyon sa hydrogen pinaagi sa electrolysis sa solid oxides

Ang solid oxide electrolyzer (SOE) naggamit sa taas nga temperatura nga alisngaw sa tubig (600 ~ 900 ° C) para sa electrolysis, nga mas episyente kay sa alkaline electrolyzer ug PEM electrolyzer. Sa 1960s, ang Estados Unidos ug Germany nagsugod sa pagpahigayon sa panukiduki bahin sa high-temperature water vapor SOE. Ang prinsipyo sa pagtrabaho sa SOE electrolyzer gipakita sa Figure 4. Ang gi-recycle nga hydrogen ug alisngaw sa tubig mosulod sa reaksyon nga sistema gikan sa anode. Ang alisngaw sa tubig electrolyzed ngadto sa hydrogen sa cathode. Ang O2 nga gihimo sa cathode mobalhin pinaagi sa solid electrolyte ngadto sa anode, diin kini mag-recombine aron maporma ang oxygen ug buhian ang mga electron.

Dili sama sa alkaline ug proton exchange membrane electrolytic cells, ang SOE electrode mo-react sa water vapor contact ug nag-atubang sa hagit sa pag-maximize sa interface area tali sa electrode ug water vapor contact. Busa, ang SOE electrode sa kasagaran adunay porous nga istruktura. Ang katuyoan sa electrolysis sa alisngaw sa tubig mao ang pagpakunhod sa kusog sa enerhiya ug pagpakunhod sa gasto sa operasyon sa naandan nga electrolysis sa tubig nga likido. Sa tinuud, bisan kung ang kinatibuk-ang kinahanglanon sa enerhiya sa reaksyon sa pagkadunot sa tubig nagdugang gamay sa pagtaas sa temperatura, ang kinahanglanon sa elektrikal nga enerhiya mikunhod pag-ayo. Samtang nagtaas ang temperatura sa electrolytic, ang bahin sa gikinahanglan nga enerhiya gihatag ingon kainit. Ang SOE makahimo sa pagprodyus og hydrogen sa presensya sa taas nga temperatura nga tinubdan sa kainit. Tungod kay ang high-temperature nga gas-cooled nga nukleyar nga mga reactor mahimong mapainit sa 950°C, ang nukleyar nga enerhiya mahimong gamiton isip tinubdan sa enerhiya sa SOE. Sa samang higayon, ang panukiduki nagpakita nga ang renewable energy sama sa geothermal energy adunay potensyal usab isip init nga tinubdan sa steam electrolysis. Ang pag-operate sa taas nga temperatura makapakunhod sa boltahe sa baterya ug makapataas sa rate sa reaksyon, apan nag-atubang usab kini sa hagit sa materyal nga thermal stability ug sealing. Dugang pa, ang gas nga gihimo sa cathode usa ka hydrogen mixture, nga kinahanglan nga dugang nga ibulag ug putli, nga nagdugang sa gasto kumpara sa conventional liquid water electrolysis. Ang paggamit sa proton-conducting ceramics, sama sa strontium zirconate, makapamenos sa gasto sa SOE. Ang Strontium zirconate nagpakita sa maayo kaayo nga proton conductivity sa mga 700 ° C, ug kini makatabang sa cathode aron makahimo og taas nga purity nga hydrogen, nga nagpasimple sa steam electrolysis device.

Yan ug uban pa. [6] nagtaho nga ang zirconia ceramic tube nga gipalig-on sa calcium oxide gigamit isip SOE sa pagsuporta sa istruktura, ang gawas nga nawong gitabonan sa nipis (ubos sa 0.25mm) porous lanthanum perovskite isip anode, ug Ni / Y2O3 stable calcium oxide cermet isip cathode. Sa 1000°C, 0.4A/cm2 ug 39.3W input power, ang hydrogen production capacity sa unit kay 17.6NL/h. Ang disbentaha sa SOE mao ang overvoltage nga resulta sa taas nga pagkawala sa ohm nga kasagaran sa mga interconnection tali sa mga selula, ug ang taas nga overvoltage nga konsentrasyon tungod sa mga limitasyon sa vapor diffusion transport. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga planar electrolytic cells nakadani ug daghang atensyon [7-8]. Sukwahi sa mga tubular nga mga selula, ang mga patag nga mga selula naghimo sa paghimo nga mas compact ug pagpalambo sa hydrogen produksyon efficiency [6]. Sa pagkakaron, ang nag-unang babag sa industriyal nga aplikasyon sa SOE mao ang long-term nga kalig-on sa electrolytic cell [8], ug ang mga problema sa electrode pagkatigulang ug deactivation mahimong hinungdan.