ఘన ఆక్సైడ్ల విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క పురోగతి మరియు ఆర్థిక విశ్లేషణ

ఘన ఆక్సైడ్ల విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క పురోగతి మరియు ఆర్థిక విశ్లేషణ

సాలిడ్ ఆక్సైడ్ ఎలక్ట్రోలైజర్ (SOE) విద్యుద్విశ్లేషణ కోసం అధిక-ఉష్ణోగ్రత నీటి ఆవిరిని (600 ~ 900°C) ఉపయోగిస్తుంది, ఇది ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ మరియు PEM ఎలక్ట్రోలైజర్ కంటే ఎక్కువ ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. 1960వ దశకంలో, యునైటెడ్ స్టేట్స్ మరియు జర్మనీలు అధిక-ఉష్ణోగ్రత నీటి ఆవిరి SOEపై పరిశోధనలు చేయడం ప్రారంభించాయి. SOE ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క పని సూత్రం మూర్తి 4లో చూపబడింది. రీసైకిల్ హైడ్రోజన్ మరియు నీటి ఆవిరి యానోడ్ నుండి ప్రతిచర్య వ్యవస్థలోకి ప్రవేశిస్తాయి. నీటి ఆవిరి కాథోడ్ వద్ద హైడ్రోజన్‌గా విద్యుద్విశ్లేషణ చేయబడుతుంది. కాథోడ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన O2 ఘన ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా యానోడ్‌కు కదులుతుంది, ఇక్కడ అది ఆక్సిజన్‌ను ఏర్పరచడానికి మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లను విడుదల చేయడానికి మళ్లీ కలిసిపోతుంది.

ఆల్కలీన్ మరియు ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ ఎలెక్ట్రోలైటిక్ కణాల వలె కాకుండా, SOE ఎలక్ట్రోడ్ నీటి ఆవిరి సంపర్కంతో ప్రతిస్పందిస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రోడ్ మరియు నీటి ఆవిరి సంపర్కం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ ప్రాంతాన్ని పెంచే సవాలును ఎదుర్కొంటుంది. కాబట్టి, SOE ఎలక్ట్రోడ్ సాధారణంగా పోరస్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. నీటి ఆవిరి విద్యుద్విశ్లేషణ యొక్క ఉద్దేశ్యం శక్తి తీవ్రతను తగ్గించడం మరియు సంప్రదాయ ద్రవ నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ నిర్వహణ వ్యయాన్ని తగ్గించడం. వాస్తవానికి, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో నీటి కుళ్ళిపోయే ప్రతిచర్య యొక్క మొత్తం శక్తి అవసరం కొద్దిగా పెరిగినప్పటికీ, విద్యుత్ శక్తి అవసరం గణనీయంగా తగ్గుతుంది. విద్యుద్విశ్లేషణ ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, అవసరమైన శక్తిలో కొంత భాగం వేడిగా సరఫరా చేయబడుతుంది. SOE అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఉష్ణ మూలం సమక్షంలో హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు. అధిక-ఉష్ణోగ్రత గ్యాస్-కూల్డ్ న్యూక్లియర్ రియాక్టర్లను 950°Cకి వేడి చేయవచ్చు కాబట్టి, అణుశక్తిని SOEకి శక్తి వనరుగా ఉపయోగించవచ్చు. అదే సమయంలో, జియోథర్మల్ శక్తి వంటి పునరుత్పాదక శక్తి కూడా ఆవిరి విద్యుద్విశ్లేషణ యొక్క ఉష్ణ మూలంగా సంభావ్యతను కలిగి ఉందని పరిశోధన చూపిస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేయడం వలన బ్యాటరీ వోల్టేజీని తగ్గించవచ్చు మరియు ప్రతిచర్య రేటును పెంచుతుంది, అయితే ఇది మెటీరియల్ థర్మల్ స్టెబిలిటీ మరియు సీలింగ్ యొక్క సవాలును కూడా ఎదుర్కొంటుంది. అదనంగా, కాథోడ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వాయువు హైడ్రోజన్ మిశ్రమం, ఇది మరింత వేరు చేయబడి శుద్ధి చేయబడాలి, సంప్రదాయ ద్రవ నీటి విద్యుద్విశ్లేషణతో పోలిస్తే ఖర్చు పెరుగుతుంది. స్ట్రోంటియం జిర్కోనేట్ వంటి ప్రోటాన్-కండక్టింగ్ సిరామిక్స్ వాడకం SOE ధరను తగ్గిస్తుంది. స్ట్రోంటియం జిర్కోనేట్ సుమారు 700°C వద్ద అద్భుతమైన ప్రోటాన్ వాహకతను చూపుతుంది మరియు ఆవిరి విద్యుద్విశ్లేషణ పరికరాన్ని సులభతరం చేస్తూ అధిక స్వచ్ఛత కలిగిన హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి కాథోడ్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

యాన్ మరియు ఇతరులు. [6] కాల్షియం ఆక్సైడ్ ద్వారా స్థిరీకరించబడిన జిర్కోనియా సిరామిక్ ట్యూబ్ సపోర్టింగ్ స్ట్రక్చర్ యొక్క SOEగా ఉపయోగించబడిందని నివేదించింది, బయటి ఉపరితలం సన్నని (0.25 మిమీ కంటే తక్కువ) పోరస్ లాంతనమ్ పెరోవ్‌స్కైట్‌తో యానోడ్‌గా మరియు Ni/Y2O3 స్థిరమైన కాల్షియం ఆక్సైడ్ సెర్మెట్‌ను కాథోడ్‌గా పూయబడింది. 1000°C, 0.4A/cm2 మరియు 39.3W ఇన్‌పుట్ పవర్ వద్ద, యూనిట్ యొక్క హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం 17.6NL/h. SOE యొక్క ప్రతికూలత ఏమిటంటే, కణాల మధ్య పరస్పర అనుసంధానాలలో సాధారణంగా ఉండే అధిక ఓమ్ నష్టాల ఫలితంగా ఏర్పడే ఓవర్ వోల్టేజ్ మరియు ఆవిరి వ్యాప్తి రవాణా పరిమితుల కారణంగా అధిక ఓవర్ వోల్టేజ్ గాఢత. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ప్లానార్ ఎలక్ట్రోలైటిక్ కణాలు చాలా దృష్టిని ఆకర్షించాయి [7-8]. గొట్టపు కణాలకు విరుద్ధంగా, ఫ్లాట్ కణాలు తయారీని మరింత కాంపాక్ట్‌గా చేస్తాయి మరియు హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి [6]. ప్రస్తుతం, SOE యొక్క పారిశ్రామిక అనువర్తనానికి ప్రధాన అడ్డంకి విద్యుద్విశ్లేషణ కణం [8] యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం, మరియు ఎలక్ట్రోడ్ వృద్ధాప్యం మరియు నిష్క్రియం చేయడం వంటి సమస్యలు సంభవించవచ్చు.