Qattiq oksidlarni elektroliz qilish orqali vodorod olishning borishi va iqtisodiy tahlili

Qattiq oksidlarni elektroliz qilish orqali vodorod olishning borishi va iqtisodiy tahlili

Qattiq oksidli elektrolizator (SOE) elektroliz uchun yuqori haroratli suv bug'idan (600 ~ 900 ° C) foydalanadi, bu gidroksidi elektrolizator va PEM elektrolizatoridan ko'ra samaraliroqdir. 1960-yillarda Qo'shma Shtatlar va Germaniya yuqori haroratli suv bug'lari SOE bo'yicha tadqiqotlar o'tkaza boshladilar. SOE elektrolizatorining ishlash printsipi 4-rasmda ko'rsatilgan. Qayta ishlangan vodorod va suv bug'lari anoddan reaksiya tizimiga kiradi. Suv bug'i katodda vodorodga elektrolizlanadi. Katod tomonidan ishlab chiqarilgan O2 qattiq elektrolitlar orqali anodga o'tadi va u erda kislorod hosil qilish va elektronlarni chiqarish uchun qayta birlashadi.

Ishqoriy va proton almashinadigan membrana elektrolitik xujayralaridan farqli o'laroq, SOE elektrodi suv bug'lari bilan aloqa qiladi va elektrod va suv bug'lari bilan aloqa o'rtasidagi interfeys maydonini maksimal darajada oshirish muammosiga duch keladi. Shuning uchun SOE elektrodi odatda gözenekli tuzilishga ega. Suv bug'ining elektrolizining maqsadi energiya zichligini kamaytirish va an'anaviy suyuq suv elektrolizining operatsion xarajatlarini kamaytirishdir. Haqiqatdan ham, suvning parchalanish reaktsiyasining umumiy energiya talabi harorat oshishi bilan bir oz ortib borayotgan bo'lsa-da, elektr energiyasiga bo'lgan ehtiyoj sezilarli darajada kamayadi. Elektrolitik harorat oshishi bilan zarur energiyaning bir qismi issiqlik sifatida beriladi. SOE yuqori haroratli issiqlik manbai mavjud bo'lganda vodorod ishlab chiqarishga qodir. Yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan yadro reaktorlari 950 ° S ga qadar qizdirilishi mumkinligi sababli, yadro energiyasidan SOE uchun energiya manbai sifatida foydalanish mumkin. Shu bilan birga, tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, geotermal energiya kabi qayta tiklanadigan energiya ham bug' elektrolizining issiqlik manbai sifatida potentsialga ega. Yuqori haroratda ishlash batareya kuchlanishini kamaytirishi va reaktsiya tezligini oshirishi mumkin, ammo u materialning termal barqarorligi va muhrlanishi muammosiga ham duch keladi. Bundan tashqari, katod tomonidan ishlab chiqarilgan gaz vodorod aralashmasi bo'lib, uni yanada ajratish va tozalash kerak bo'lib, an'anaviy suyuq suv elektroliziga nisbatan narxni oshiradi. Stronsiy tsirkonat kabi proton o'tkazuvchi keramikadan foydalanish SOE narxini pasaytiradi. Strontiy zirkonat taxminan 700 ° C da mukammal proton o'tkazuvchanligini ko'rsatadi va bug 'elektroliz qurilmasini soddalashtiradigan yuqori toza vodorod ishlab chiqarish uchun katodga yordam beradi.

Yan va boshqalar. [6] kaltsiy oksidi bilan stabillashtirilgan zirkonli keramik naychani qo'llab-quvvatlovchi strukturaning SOE sifatida ishlatilganligi, tashqi yuzasi anod sifatida yupqa (0,25 mm dan kam) gözenekli lantan perovskit va katod sifatida Ni / Y2O3 barqaror kaltsiy oksidi sermeti bilan qoplanganligi haqida xabar berdi. 1000 ° C, 0,4A / sm2 va 39,3 Vt kirish quvvati bilan jihozning vodorod ishlab chiqarish quvvati 17,6NL / soatni tashkil qiladi. SOE ning kamchiliklari - hujayralar orasidagi o'zaro bog'lanishlarda keng tarqalgan yuqori ohm yo'qotishlari natijasida yuzaga keladigan haddan tashqari kuchlanish va bug 'diffuziya tashish cheklovlari tufayli yuqori kuchlanish konsentratsiyasi. So'nggi yillarda planar elektrolitik hujayralar katta e'tiborni tortdi [7-8]. Quvurli hujayralardan farqli o'laroq, tekis hujayralar ishlab chiqarishni yanada ixcham qiladi va vodorod ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi [6]. Hozirgi vaqtda SOEni sanoatda qo'llash uchun asosiy to'siq elektrolitik hujayraning uzoq muddatli barqarorligi bo'lib, elektrodlarning qarishi va o'chirilishi muammolariga olib kelishi mumkin.