Катуу оксиддерди электролиздөө жолу менен суутек алуунун жүрүшү жана экономикалык анализи

Катуу оксиддерди электролиздөө жолу менен суутек алуунун жүрүшү жана экономикалык анализи

Катуу оксид электролизери (СОЭ) электролиз үчүн жогорку температурадагы суу буусун (600 ~ 900°C) колдонот, ал щелочтук электролизерге жана PEM электролизерине караганда натыйжалуураак. 1960-жылдары АКШ жана Германия жогорку температурадагы суу буусу боюнча изилдөөлөрдү жүргүзө башташты. SOE электролизеринин иштөө принциби 4-сүрөттө көрсөтүлгөн. Кайра иштетилген суутек жана суу буусу реакция системасына аноддон кирет. Суу буусу катоддо суутекке электролизденет. Катод тарабынан өндүрүлгөн O2 катуу электролит аркылуу анодго өтөт, ал жерде кычкылтекти пайда кылып, электрондорду бөлүп чыгарат.

щелочтук жана протон алмашуу мембраналык электролиттик клеткалардан айырмаланып, SOE электрод суу буусу менен байланышта реакцияга кирет жана электрод менен суу буусу контактынын ортосундагы интерфейс аянтын максималдуу көбөйтүү маселеси менен бетме-бет келет. Ошондуктан, SOE электрод жалпысынан тешиктүү түзүлүшкө ээ. Суу буу электролизинин максаты энергия сыйымдуулугун азайтуу жана кадимки суюк суу электролизинин операциялык наркын төмөндөтүү болуп саналат. Чынында, суунун ажыроо реакциясынын жалпы энергияга болгон муктаждыгы температуранын жогорулашы менен бир аз өссө да, электр энергиясына болгон муктаждык бир топ төмөндөйт. Электролиттик температура жогорулаган сайын керектүү энергиянын бир бөлүгү жылуулук катары берилет. SOE жогорку температурадагы жылуулук булагынын катышуусунда суутек өндүрүүгө жөндөмдүү. Жогорку температурадагы газ менен муздатылган ядролук реакторлор 950°Сге чейин ысытыла тургандыктан, ядролук энергияны СОЭ үчүн энергия булагы катары колдонууга болот. Ошол эле учурда, изилдөө геотермалдык энергия сыяктуу кайра жаралуучу энергиянын буу электролизинин жылуулук булагы катары да потенциалга ээ экенин көрсөтүп турат. Жогорку температурада иштөө батареянын чыңалуусун азайтып, реакциянын ылдамдыгын жогорулатат, бирок ал ошондой эле материалдын жылуулук туруктуулугу жана пломбалоо кыйынчылыгына дуушар болот. Мындан тышкары, катод тарабынан өндүрүлгөн газ кадимки суюк суу электролиз менен салыштырганда наркын жогорулатуу, андан ары бөлүнүп жана тазаланышы керек суутек аралашмасы болуп саналат. Стронций цирконаты сыяктуу протон өткөрүүчү керамикаларды колдонуу СОЭнин наркын төмөндөтөт. Стронций цирконаты 700°Cге жакын протон өткөргүчтүгүн мыкты көрсөтөт жана буу электролиздик түзүлүштү жөнөкөйлөтүп, жогорку тазалыктагы суутекти өндүрүү үчүн катодго шарт түзөт.

Ян жана башкалар. [6] кальций кычкылы менен стабилдештирилген цирконий керамикалык түтүк колдоо түзүмүнүн SOE катары колдонулганын, сырткы бети анод катары ичке (0,25 ммден аз) тешиктүү лантан перовскити менен капталганын жана катод катары Ni/Y2O3 туруктуу кальций оксиди кермети менен капталганын билдирди. 1000 ° C, 0.4A / см2 жана 39.3W киргизүү кубаттуулугу боюнча, бирдигинин суутек өндүрүштүк кубаттуулугу 17.6NL / ч болуп саналат. SOEнин кемчилиги - бул клеткалардын ортосундагы өз ара байланыштарда кеңири таралган жогорку Ом жоготууларынан келип чыккан ашыкча чыңалуу жана буу диффузиясын ташуу чектөөлөрүнөн улам жогорку ашыкча чыңалуу концентрациясы. Акыркы жылдарда тегиздик электролиттик клеткалар көп көңүл бурду [7-8]. Түтүк клеткалардан айырмаланып, жалпак клеткалар өндүрүштү компакттуу кылып, суутек өндүрүшүнүн натыйжалуулугун жакшыртат [6]. Азыркы учурда, SOE өнөр жай колдонуу үчүн негизги тоскоолдук электролиттик клетканын узак мөөнөттүү туруктуулугу болуп саналат [8] жана электроддун эскирүү жана деактивациялоо көйгөйлөрү келип чыгышы мүмкүн.