Foarútgong en ekonomyske analyze fan wetterstofproduksje troch elektrolyse fan fêste oksides
Solid oxide electrolyzer (SOE) brûkt wetterdamp op hege temperatuer (600 ~ 900 ° C) foar elektrolyse, wat effisjinter is dan alkaline electrolyzer en PEM electrolyzer. Yn de jierren 1960 begûnen de Feriene Steaten en Dútslân ûndersyk út te fieren nei hege temperatuer wetterdamp SOE. It wurkprinsipe fan SOE-elektrolysator wurdt werjûn yn figuer 4. Recycled wetterstof en wetterdamp komme yn it reaksjesysteem fan 'e anode. De wetterdamp wurdt elektrolysearre yn wetterstof by de kathode. De O2 produsearre troch de kathode beweecht troch de fêste elektrolyt nei de anode, wêr't it rekombinearret om soerstof te foarmjen en elektroanen frij te meitsjen.
Oars as alkaline en proton útwikseling membraan elektrolytyske sellen, de SOE elektrodes reagearje mei wetter damp kontakt en stiet foar de útdaging fan it maksimalisearjen fan it ynterface gebiet tusken de elektrodes en wetter damp kontakt. Dêrom hat de SOE-elektrode oer it algemien in poreuze struktuer. It doel fan wetterdampelektrolyse is om de enerzjyintensiteit te ferminderjen en de bedriuwskosten fan konvinsjonele floeibere wetterelektrolyse te ferminderjen. Yn feite, hoewol't de totale enerzjy eask fan 'e wetter ûntbining reaksje wat tanimt mei tanimmende temperatuer, de elektryske enerzjy eask nimt ôf oanmerklik. As de elektrolytyske temperatuer ferheget, wurdt in diel fan 'e fereaske enerzjy levere as waarmte. De SOE is by steat om wetterstof te produsearjen yn 'e oanwêzigens fan in hege temperatuer waarmteboarne. Sûnt hege temperatuer gaskuolle kearnreaktors kinne wurde ferwaarme oant 950 ° C, kearnenerzjy kin brûkt wurde as enerzjyboarne foar de SOE. Tagelyk docht it ûndersyk bliken dat de duorsume enerzjy lykas ierdwaarmte ek it potinsjeel hat as waarmteboarne fan stoomelektrolyse. Operearje by hege temperatueren kin de batterijspanning ferminderje en de reaksjesnelheid ferheegje, mar it stiet ek foar de útdaging fan thermyske stabiliteit en sealing fan materiaal. Derneist, it gas produsearre troch de kathode is in wetterstof mingsel, dat moat wurde fierder skieden en suvere, it fergrutsjen fan de kosten yn ferliking mei konvinsjonele floeibere wetter electrolysis. It gebrûk fan proton-liedende keramyk, lykas strontiumzirconate, ferleget de kosten fan SOE. Strontium zirconate toant poerbêst proton conductivity op likernôch 700 ° C, en is befoarderlik foar de kathode te produsearje hege suverens wetterstof, ferienfâldigjen de stoom electrolysis apparaat.
Yan et al. [6] rapportearre dat zirconia keramyske buis stabilisearre troch calcium okside waard brûkt as SOE fan stypjende struktuer, de bûtenste oerflak waard bedekt mei tinne (minder as 0,25 mm) poreuze lanthanum perovskite as anode, en Ni / Y2O3 stabile calcium okside cermet as kathode. By 1000 ° C, 0.4A / cm2 en 39.3W ynfierkrêft, is de wetterstofproduksjekapasiteit fan 'e ienheid 17.6NL / h. It neidiel fan SOE is de oerspanning dy't ûntstiet út hege ohm-ferlies dy't gewoan binne by de ûnderlinge ferbiningen tusken sellen, en de hege oerspanningskonsintraasje fanwegen de beheiningen fan dampdiffusjonstransport. Yn 'e ôfrûne jierren hawwe planêre elektrolytyske sellen in protte oandacht lutsen [7-8]. Yn tsjinstelling ta tubulêre sellen meitsje platte sellen de produksje kompakter en ferbetterje de effisjinsje fan wetterstofproduksje [6]. Op it stuit is it wichtichste obstakel foar de yndustriële tapassing fan SOE de lange termyn stabiliteit fan 'e elektrolytyske sel [8], en de problemen fan elektrodes fergrizing en deaktivaasje kinne wurde feroarsake.
Post tiid: Febrewaris 06-2023