Progress u analiżi ekonomika tal-produzzjoni tal-idroġenu bl-elettroliżi ta 'ossidi solidi

Progress u analiżi ekonomika tal-produzzjoni tal-idroġenu bl-elettroliżi ta 'ossidi solidi

L-elettrolizzatur tal-ossidu solidu (SOE) juża fwar tal-ilma b'temperatura għolja (600 ~ 900°C) għall-elettroliżi, li hija aktar effiċjenti minn elettrolizzatur alkalin u elettrolizzatur PEM. Fis-snin sittin, l-Istati Uniti u l-Ġermanja bdew iwettqu riċerka dwar fwar ta 'l-ilma b'temperatura għolja SOE. Il-prinċipju tax-xogħol tal-elettrolizzatur SOE huwa muri fil-Figura 4. L-idroġenu riċiklat u l-fwar tal-ilma jidħlu fis-sistema ta 'reazzjoni mill-anodu. Il-fwar tal-ilma jiġi elettrolizzat f'idroġenu fil-katodu. L-O2 prodott mill-katodu jiċċaqlaq mill-elettrolit solidu lejn l-anodu, fejn jerġa 'jikkombina biex jifforma ossiġnu u jirrilaxxa elettroni.

B'differenza minn ċelluli elettrolitiċi tal-membrana tal-iskambju alkalini u tal-protoni, l-elettrodu SOE jirreaġixxi mal-kuntatt tal-fwar tal-ilma u jiffaċċja l-isfida li jimmassimizza l-erja tal-interface bejn l-elettrodu u l-kuntatt tal-fwar tal-ilma. Għalhekk, l-elettrodu SOE ġeneralment ikollu struttura poruża. L-iskop tal-elettroliżi tal-fwar tal-ilma huwa li tnaqqas l-intensità tal-enerġija u tnaqqas l-ispiża operattiva tal-elettroliżi tal-ilma likwidu konvenzjonali. Fil-fatt, għalkemm il-ħtieġa totali tal-enerġija tar-reazzjoni tad-dekompożizzjoni tal-ilma tiżdied kemmxejn b'żieda fit-temperatura, ir-rekwiżit tal-enerġija elettrika jonqos b'mod sinifikanti. Hekk kif it-temperatura elettrolitika tiżdied, parti mill-enerġija meħtieġa hija fornuta bħala sħana. Is-SOE huwa kapaċi jipproduċi idroġenu fil-preżenza ta 'sors ta' sħana b'temperatura għolja. Peress li reatturi nukleari mkessħa bil-gass b'temperatura għolja jistgħu jissaħħnu sa 950 ° C, l-enerġija nukleari tista 'tintuża bħala sors ta' enerġija għall-SOE. Fl-istess ħin, ir-riċerka turi li l-enerġija rinnovabbli bħall-enerġija ġeotermali għandha wkoll il-potenzjal bħala s-sors tas-sħana tal-elettroliżi tal-fwar. It-tħaddim f'temperatura għolja jista 'jnaqqas il-vultaġġ tal-batterija u jżid ir-rata ta' reazzjoni, iżda jiffaċċja wkoll l-isfida ta 'stabbiltà termali materjali u siġillar. Barra minn hekk, il-gass prodott mill-katodu huwa taħlita tal-idroġenu, li jeħtieġ li tiġi separata u purifikata aktar, u żżid l-ispiża meta mqabbla mal-elettroliżi tal-ilma likwidu konvenzjonali. L-użu ta 'ċeramika li tikkonduċi l-protoni, bħal strontium zirconate, inaqqas l-ispiża ta' SOE. Strontium zirconate juri konduttività eċċellenti tal-protoni f'madwar 700 ° C, u jwassal biex il-katodu jipproduċi idroġenu ta 'purità għolja, jissimplifika l-apparat tal-elettroliżi tal-fwar.

Yan et al. [6] irrapporta li t-tubu taċ-ċeramika taż-żirkonja stabbilizzat mill-ossidu tal-kalċju intuża bħala SOE ta 'struttura ta' appoġġ, il-wiċċ ta 'barra kien miksi b'perovskite tal-lantanu poruż irqiq (inqas minn 0.25mm) bħala anodu, u Ni/Y2O3 cermet stabbli tal-ossidu tal-kalċju bħala katodu. F'1000°C, 0.4A/cm2 u qawwa tad-dħul ta '39.3W, il-kapaċità tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-unità hija 17.6NL/h. L-iżvantaġġ ta 'SOE huwa l-vultaġġ żejjed li jirriżulta minn telf għoli ta' ohm li huwa komuni fl-interkonnessjonijiet bejn iċ-ċelloli, u l-konċentrazzjoni għolja ta 'vultaġġ żejjed minħabba l-limitazzjonijiet tat-trasport tad-diffużjoni tal-fwar. F'dawn l-aħħar snin, iċ-ċelloli elettrolitiċi planari ġibdu ħafna attenzjoni [7-8]. B'kuntrast maċ-ċelloli tubulari, iċ-ċelloli ċatti jagħmlu l-manifattura aktar kompatti u jtejbu l-effiċjenza tal-produzzjoni tal-idroġenu [6]. Fil-preżent, l-ostaklu ewlieni għall-applikazzjoni industrijali ta 'SOE huwa l-istabbiltà fit-tul taċ-ċellula elettrolitika [8], u l-problemi tat-tixjiħ u d-diżattivazzjoni tal-elettrodu jistgħu jiġu kkawżati.