Kemajuan lan analisis ekonomi produksi hidrogen kanthi elektrolisis oksida padat
Elektrolisis oksida padhet (SOE) nggunakake uap banyu suhu dhuwur (600 ~ 900 ° C) kanggo elektrolisis, sing luwih efisien tinimbang elektrolisis alkali lan elektrolisis PEM. Ing taun 1960-an, Amerika Serikat lan Jerman wiwit nindakake riset babagan BUMN uap banyu suhu dhuwur. Prinsip kerja electrolyzer SOE ditampilake ing Gambar 4. Hidrogen daur ulang lan uap banyu mlebu ing sistem reaksi saka anoda. Uap banyu dielektrolisis dadi hidrogen ing katoda. O2 sing diprodhuksi dening katoda pindhah liwat elektrolit padhet menyang anoda, ing ngendi iku gabung maneh kanggo mbentuk oksigen lan ngeculake elektron.
Ora kaya sel elektrolitik membran ijol-ijolan alkalin lan proton, elektroda SOE bereaksi karo kontak uap banyu lan ngadhepi tantangan kanggo nggedhekake area antarmuka antarane elektroda lan kontak uap banyu. Mulane, elektroda SOE umume duwe struktur keropos. Tujuan elektrolisis uap banyu yaiku nyuda intensitas energi lan nyuda biaya operasi elektrolisis banyu cair konvensional. Nyatane, sanajan kabutuhan energi total reaksi dekomposisi banyu mundhak rada kanthi suhu sing tambah, kebutuhan energi listrik saya suda. Nalika suhu elektrolitik mundhak, bagean saka energi sing dibutuhake diwenehake minangka panas. BUMN bisa ngasilake hidrogen kanthi sumber panas suhu dhuwur. Amarga reaktor nuklir sing didinginake gas kanthi suhu dhuwur bisa dipanasake nganti 950°C, energi nuklir bisa digunakake minangka sumber energi kanggo BUMN. Ing wektu sing padha, riset nuduhake yen energi terbarukan kayata energi panas bumi uga nduweni potensi minangka sumber panas elektrolisis uap. Operasi ing suhu dhuwur bisa nyuda voltase baterei lan nambah tingkat reaksi, nanging uga ngadhepi tantangan stabilitas termal materi lan sealing. Kajaba iku, gas sing diprodhuksi dening katoda minangka campuran hidrogen, sing kudu dipisahake lan diresiki, nambah biaya dibandhingake karo elektrolisis banyu cair konvensional. Panggunaan keramik konduktor proton, kayata strontium zirconate, nyuda biaya BUMN. Strontium zirconate nuduhake konduktivitas proton banget ing babagan 700 ° C, lan kondusif kanggo cathode kanggo gawé hidrogen kemurnian dhuwur, simplifying piranti elektrolisis uap.
Yan et al. [6] nglapurake yen tabung keramik zirkonia sing distabilake karo kalsium oksida digunakake minangka BUMN saka struktur pendukung, permukaan njaba dilapisi lanthanum perovskite tipis (kurang saka 0,25mm) minangka anoda, lan cermet kalsium oksida stabil Ni/Y2O3 minangka katoda. Ing 1000 ° C, 0.4A/cm2 lan daya input 39.3W, kapasitas produksi hidrogen unit punika 17.6NL/h. Kerugian saka SOE yaiku overvoltage amarga mundhut ohm dhuwur sing umum ing interkoneksi antarane sel, lan konsentrasi overvoltage sing dhuwur amarga watesan transportasi difusi uap. Ing taun-taun pungkasan, sel elektrolitik planar wis narik kawigaten akeh [7-8]. Beda karo sel tubular, sel datar nggawe manufaktur luwih kompak lan ningkatake efisiensi produksi hidrogen [6]. Saiki, alangan utama kanggo aplikasi industri SOE yaiku stabilitas jangka panjang sel elektrolitik [8], lan masalah penuaan elektroda lan deaktivasi bisa uga disebabake.
Wektu kirim: Feb-06-2023