Progreso kaj ekonomia analizo de hidrogenproduktado per elektrolizo de solidaj oksidoj

Progreso kaj ekonomia analizo de hidrogenproduktado per elektrolizo de solidaj oksidoj

Solidoksida elektrolizilo (SOE) uzas alt-temperaturan akvovaporon (600 ~ 900 °C) por elektrolizo, kiu estas pli efika ol alkala elektrolizilo kaj PEM elektrolizilo. En la 1960-aj jaroj, Usono kaj Germanio komencis fari esploradon pri alt-temperatura akvovaporo SOE. La funkcia principo de SOE elektrolizilo estas montrita en Figuro 4. Reciklita hidrogeno kaj akvovaporo eniras la reagsistemon de la anodo. La akvovaporo estas elektrolizita en hidrogenon ĉe la katodo. La O2 produktita per la katodo moviĝas tra la solida elektrolito al la anodo, kie ĝi rekombinas por formi oksigenon kaj liberigi elektronojn.

Male al alkalaj kaj protoninterŝanĝaj membran-elektrolizaj ĉeloj, la SOE-elektrodo reagas kun akvovaporkontakto kaj alfrontas la defion de maksimumigado de la interfacareo inter la elektrodo kaj akvovaporkontakto. Tial, la SOE-elektrodo ĝenerale havas poran strukturon. La celo de akvovapora elektrolizo estas redukti la energiintensecon kaj redukti la operacian koston de konvencia likva akvoelektrolizo. Fakte, kvankam la totalenergia postulo de la akvoputriĝoreago iomete pliiĝas kun pliiĝanta temperaturo, la elektra energia postulo malpliiĝas signife. Ĉar la elektroliza temperaturo pliiĝas, parto de la bezonata energio estas liverita kiel varmo. La SOE kapablas produkti hidrogenon en la ĉeesto de alt-temperatura varmofonto. Ĉar alt-temperaturaj gas-malvarmigitaj nukleaj reaktoroj povas esti varmigitaj ĝis 950 °C, atomenergio povas esti utiligita kiel energifonto por la SOE. Samtempe, la esplorado montras, ke la renovigebla energio kiel geoterma energio ankaŭ havas la potencialon kiel la varmofonto de vapora elektrolizo. Funkcianta ĉe alta temperaturo povas redukti baterian tension kaj pliigi reagan indicon, sed ĝi ankaŭ alfrontas la defion de materiala termika stabileco kaj sigelo. Krome, la gaso produktita de la katodo estas hidrogena miksaĵo, kiu devas esti plu apartigita kaj purigita, pliigante la koston kompare kun konvencia likva akvoelektrolizo. La uzo de proton-kondukanta ceramikaĵo, kiel ekzemple stronciozirkonato, reduktas la koston de SOE. Stroncia zirkonato montras bonegan protonan konduktivecon je ĉirkaŭ 700 °C, kaj estas favora al la katodo produkti alta purecan hidrogenon, simpligante la vaporan elektrolizan aparaton.

Yan et al. [6] raportis ke zirkonia ceramika tubo stabiligita per kalcia rusto estis utiligita kiel SOE de subtena strukturo, la ekstera surfaco estis kovrita per maldika (malpli ol 0.25mm) pora lantana perovskito kiel anodo, kaj Ni/Y2O3 stabila kalcioksida cermet kiel katodo. Je 1000 °C, 0.4A/cm2 kaj 39.3W eniga potenco, la hidrogenproduktadkapacito de la unuo estas 17.6NL/h. La malavantaĝo de SOE estas la trotensio rezultiĝanta el altaj omo-perdoj kiuj estas oftaj ĉe la interligoj inter ĉeloj, kaj la alta trotensiokoncentriĝo pro la limigoj de vapordifuztransporto. En la lastaj jaroj, planaj elektrolizaj ĉeloj altiris multe da atento [7-8]. Kontraste al tubformaj ĉeloj, plataj ĉeloj faras fabrikadon pli kompakta kaj plibonigas hidrogenproduktad-efikecon [6]. Nuntempe, la ĉefa obstaklo al la industria apliko de SOE estas la longdaŭra stabileco de la elektroliza ĉelo [8], kaj la problemoj de elektrodo-maljuniĝo kaj malaktivigo povas esti kaŭzitaj.