Fortschrëtter a wirtschaftlech Analyse vun der Waasserstoffproduktioun duerch Elektrolyse vu festen Oxiden
Solid Oxid Elektrolyzer (SOE) benotzt Héichtemperatur Waasserdamp (600 ~ 900 ° C) fir Elektrolyse, wat méi effizient ass wéi alkalesch Elektrolyzer a PEM Elektrolyzer. An den 1960er hunn d'USA an Däitschland ugefaang Fuerschung iwwer Héichtemperatur Waasserdamp SOE ze maachen. Den Aarbechtsprinzip vum SOE Elektrolyzer gëtt an der Figur 4 gewisen. Recycléiert Waasserstoff a Waasserdamp kommen an d'Reaktiounssystem vun der Anode. De Waasserdamp gëtt an der Kathode an Waasserstoff elektrolyséiert. Den O2 produzéiert vun der Kathode beweegt sech duerch de festen Elektrolyt an d'Anode, wou se rekombinéiert fir Sauerstoff ze bilden an Elektronen ze befreien.
Am Géigesaz zu alkaleschen a Protonaustausch Membran elektrolytesch Zellen, reagéiert d'SOE Elektrode mam Waasserdampkontakt a steet fir d'Erausfuerderung fir den Interfacegebitt tëscht der Elektrode a Waasserdampkontakt ze maximéieren. Dofir huet d'SOE Elektrode allgemeng eng porös Struktur. Den Zweck vun der Waasserdampelektrolyse ass d'Energieintensitéit ze reduzéieren an d'Betribskäschte vun der konventioneller Flëssegwasserelektrolyse ze reduzéieren. Tatsächlech, obwuel d'total Energiebedarf vun der Waasserzündungsreaktioun liicht eropgeet mat der Erhéijung vun der Temperatur, fällt d'elektresch Energiebedarf wesentlech erof. Wéi d'elektrolytesch Temperatur eropgeet, gëtt en Deel vun der néideger Energie als Hëtzt geliwwert. D'SOE ass fäeg Waasserstoff an der Präsenz vun enger héijer Temperatur Hëtztquell ze produzéieren. Well héich-Temperatur gasgekühlt Atomreaktoren op 950°C erhëtzt kënne ginn, kann d'Nuklearenergie als Energiequell fir d'SOE benotzt ginn. Zur selwechter Zäit weist d'Fuerschung datt déi erneierbar Energie wéi geothermesch Energie och d'Potenzial als Hëtztquell vun der Dampelektrolyse huet. Operéiere bei héijer Temperatur kann d'Batteriespannung reduzéieren an d'Reaktiounsquote erhéijen, awer et stellt sech och d'Erausfuerderung vun der thermescher Stabilitéit an der Versiegelung. Zousätzlech ass de Gas, deen duerch d'Kathode produzéiert gëtt, eng Waasserstoffmëschung, déi weider getrennt a gereinegt muss ginn, wat d'Käschte verglach mat der konventioneller Flëssegwasserelektrolyse erhéicht. D'Benotzung vu Protonleitende Keramik, wéi Strontiumzirkonat, reduzéiert d'Käschte vum SOE. Strontiumzirkonat weist exzellente Protonleitung bei ongeféier 700 ° C, an ass förderlech fir d'Kathode fir héich Rengheet Waasserstoff ze produzéieren, wat den Dampelektrolyse-Apparat vereinfacht.
Yan et al. [6] gemellt, datt zirconia Keramik eraus vun Kalziumoxid stabiliséiert gouf als SOE vun Ënnerstëtzung Struktur benotzt, der baussenzegen Uewerfläch war mat dënn (manner wéi 0.25mm) porös lanthanum perovskite als Anode Beschichtete, an Ni /Y2O3 stabil Kalziumoxid cermet als cathode. Bei 1000 ° C, 0.4A / cm2 an 39.3W Input Muecht, der Wasserstoff Produktioun Kapazitéit vun der Eenheet ass 17.6NL / h. Den Nodeel vum SOE ass d'Iwwerspannung, déi aus héije Ohmverloschter resultéiert, déi heefeg sinn an de Verbindungen tëscht Zellen, an déi héich Iwwerspannungskonzentratioun wéinst de Beschränkungen vum Dampdiffusiounstransport. An de leschte Joeren, planar electrolytic Zellen hu vill Opmierksamkeet ugezunn [7-8]. Am Géigesaz zu tubuläre Zellen, flaach Zellen maachen Fabrikatioun méi kompakt a verbesseren Wasserstoff Produktioun Effizienz [6]. Am Moment ass den Haapthindernis fir d'industriell Applikatioun vun SOE d'laangfristeg Stabilitéit vun der elektrolytescher Zell [8], an d'Problemer vum Elektrodenalterung an Deaktivéierung kënne verursaacht ginn.
Post Zäit: Feb-06-2023