திட ஆக்சைடுகளின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் முன்னேற்றம் மற்றும் பொருளாதார பகுப்பாய்வு

திட ஆக்சைடுகளின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் முன்னேற்றம் மற்றும் பொருளாதார பகுப்பாய்வு

சாலிட் ஆக்சைடு எலக்ட்ரோலைசர் (SOE) மின்னாற்பகுப்புக்கு உயர்-வெப்பநிலை நீராவியை (600 ~ 900°C) பயன்படுத்துகிறது, இது அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைசர் மற்றும் PEM எலக்ட்ரோலைசரை விட திறமையானது. 1960 களில், அமெரிக்காவும் ஜெர்மனியும் உயர் வெப்பநிலை நீராவி SOE இல் ஆராய்ச்சி செய்யத் தொடங்கின. SOE எலக்ட்ரோலைசரின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜன் மற்றும் நீர் நீராவி அனோடிலிருந்து எதிர்வினை அமைப்பில் நுழைகின்றன. நீர் நீராவி கேத்தோடில் ஹைட்ரஜனாக மின்னாக்கம் செய்யப்படுகிறது. கேத்தோடால் உற்பத்தி செய்யப்படும் O2 திட எலக்ட்ரோலைட் வழியாக நேர்மின்முனைக்கு நகர்கிறது, அங்கு அது ஆக்ஸிஜனை உருவாக்கி எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகிறது.

அல்கலைன் மற்றும் புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு மின்னாற்பகுப்பு செல்கள் போலல்லாமல், SOE மின்முனையானது நீர் நீராவி தொடர்புடன் வினைபுரிகிறது மற்றும் மின்முனை மற்றும் நீர் நீராவி தொடர்புக்கு இடையேயான இடைமுகப் பகுதியை அதிகப்படுத்தும் சவாலை எதிர்கொள்கிறது. எனவே, SOE மின்முனையானது பொதுவாக ஒரு நுண்துளை அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. நீர் நீராவி மின்னாற்பகுப்பின் நோக்கம் ஆற்றல் தீவிரத்தை குறைப்பது மற்றும் வழக்கமான திரவ நீர் மின்னாற்பகுப்பின் இயக்க செலவைக் குறைப்பதாகும். உண்மையில், நீர் சிதைவு வினையின் மொத்த ஆற்றல் தேவை அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் சிறிது அதிகரித்தாலும், மின் ஆற்றல் தேவை கணிசமாகக் குறைகிறது. மின்னாற்பகுப்பு வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​தேவையான ஆற்றலின் ஒரு பகுதி வெப்பமாக வழங்கப்படுகிறது. SOE உயர் வெப்பநிலை வெப்ப மூலத்தின் முன்னிலையில் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்யும் திறன் கொண்டது. உயர்-வெப்பநிலை வாயு-குளிரூட்டப்பட்ட அணு உலைகளை 950 டிகிரி செல்சியஸ் வரை சூடாக்க முடியும் என்பதால், அணுசக்தியை SOEக்கான ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்தலாம். அதே நேரத்தில், புவிவெப்ப ஆற்றல் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலும் நீராவி மின்னாற்பகுப்பின் வெப்ப மூலமாகும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. அதிக வெப்பநிலையில் செயல்படுவது பேட்டரி மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கலாம் மற்றும் எதிர்வினை வீதத்தை அதிகரிக்கலாம், ஆனால் இது பொருள் வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் சீல் ஆகியவற்றின் சவாலை எதிர்கொள்கிறது. கூடுதலாக, கேத்தோடால் உற்பத்தி செய்யப்படும் வாயு ஒரு ஹைட்ரஜன் கலவையாகும், இது மேலும் பிரிக்கப்பட்டு சுத்திகரிக்கப்பட வேண்டும், வழக்கமான திரவ நீர் மின்னாற்பகுப்புடன் ஒப்பிடும்போது செலவை அதிகரிக்கிறது. ஸ்ட்ரோண்டியம் சிர்கோனேட் போன்ற புரோட்டான்-கடத்தும் மட்பாண்டங்களின் பயன்பாடு SOE இன் விலையைக் குறைக்கிறது. ஸ்ட்ரோண்டியம் சிர்கோனேட் சுமார் 700°C இல் சிறந்த புரோட்டான் கடத்துத்திறனைக் காட்டுகிறது, மேலும் இது உயர் தூய்மையான ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கு கேத்தோடிற்கு உகந்தது, நீராவி மின்னாற்பகுப்பு சாதனத்தை எளிதாக்குகிறது.

யான் மற்றும் பலர். [6] கால்சியம் ஆக்சைடால் நிலைப்படுத்தப்பட்ட சிர்கோனியா பீங்கான் குழாய் SOE துணை அமைப்பாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது, வெளிப்புற மேற்பரப்பு மெல்லிய (0.25mm க்கும் குறைவான) நுண்துளை லாந்தனம் பெரோவ்ஸ்கைட்டால் ஆனோடாகவும், Ni/Y2O3 நிலையான கால்சியம் ஆக்சைடு செர்மெட் கேத்தோடாகவும் பயன்படுத்தப்பட்டது. 1000°C, 0.4A/cm2 மற்றும் 39.3W உள்ளீட்டு சக்தியில், அலகு ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி திறன் 17.6NL/h ஆகும். SOE இன் குறைபாடு என்னவென்றால், செல்களுக்கு இடையே உள்ள தொடர்புகளில் பொதுவாகக் காணப்படும் அதிக ஓம் இழப்புகள் மற்றும் நீராவி பரவல் போக்குவரத்தின் வரம்புகள் காரணமாக அதிக மின்னழுத்த செறிவு காரணமாக ஏற்படும் அதிக மின்னழுத்தம் ஆகும். சமீபத்திய ஆண்டுகளில், பிளானர் எலக்ட்ரோலைடிக் செல்கள் அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன [7-8]. குழாய் செல்கள் போலல்லாமல், தட்டையான செல்கள் உற்பத்தியை மிகவும் கச்சிதமாக ஆக்குகின்றன மற்றும் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி திறனை மேம்படுத்துகின்றன [6]. தற்போது, ​​SOE இன் தொழில்துறை பயன்பாட்டிற்கு முக்கிய தடையாக இருப்பது மின்னாற்பகுப்பு கலத்தின் நீண்ட கால நிலைத்தன்மையாகும் [8], மேலும் மின்முனை முதுமை மற்றும் செயலிழக்கச் சிக்கல்கள் ஏற்படலாம்.