Ilọsiwaju ati igbekale eto-ọrọ ti iṣelọpọ hydrogen nipasẹ elekitirolisisi ti awọn oxides to lagbara
Solid oxide electrolyzer (SOE) nlo omi ti o ni iwọn otutu giga (600 ~ 900 ° C) fun elekitirolisisi, eyiti o jẹ daradara diẹ sii ju elekitiroli alkaline ati PEM electrolyzer. Ni awọn ọdun 1960, Amẹrika ati Jamani bẹrẹ lati ṣe iwadii lori SOE omi otutu otutu. Ilana iṣẹ ti SOE electrolyzer ti han ni Nọmba 4. hydrogen ti a tunlo ati oru omi wọ inu eto ifaseyin lati anode. Omi oru ti wa ni electrolyzed sinu hydrogen ni cathode. O2 ti a ṣe nipasẹ cathode naa n lọ nipasẹ elekitiroti to lagbara si anode, nibiti o ti tun darapọ lati ṣẹda atẹgun ati tu awọn elekitironi silẹ.
Ko dabi ipilẹ ati awọn sẹẹli elekitiroti membran paṣipaarọ proton, elekiturodu SOE ṣe atunṣe pẹlu olubasọrọ omi oru ati dojukọ ipenija ti mimuju agbegbe wiwo pọ si laarin elekiturodu ati olubasọrọ omi oru. Nitorinaa, elekiturodu SOE ni gbogbogbo ni eto la kọja. Idi ti itanna elekitirosi omi ni lati dinku kikankikan ati dinku idiyele iṣẹ ti elekitirosi omi olomi mora. Ni otitọ, botilẹjẹpe ibeere agbara lapapọ ti ifaseyin ibajẹ omi pọ si diẹ pẹlu iwọn otutu ti o pọ si, ibeere agbara itanna dinku ni pataki. Bi iwọn otutu elekitiroti ṣe pọ si, apakan agbara ti a beere ni a pese bi ooru. SOE ni agbara ti iṣelọpọ hydrogen ni iwaju orisun ooru ti o ga. Niwọn bi o ti jẹ pe awọn apanirun ti o tutu gaasi ti o ga julọ le jẹ kikan si 950 ° C, agbara iparun le ṣee lo bi orisun agbara fun SOE. Ni akoko kanna, iwadi fihan pe agbara isọdọtun gẹgẹbi agbara geothermal tun ni agbara bi orisun ooru ti itanna elekitirosi. Ṣiṣẹ ni iwọn otutu ti o ga le dinku foliteji batiri ati alekun oṣuwọn ifaseyin, ṣugbọn o tun dojukọ ipenija ti iduroṣinṣin ohun elo ati lilẹ. Ni afikun, gaasi ti a ṣe nipasẹ cathode jẹ idapọ hydrogen, eyiti o nilo lati yapa siwaju ati sọ di mimọ, n pọ si idiyele ni akawe pẹlu elekitirosi omi olomi mora. Lilo awọn ohun elo amọ-proton, gẹgẹbi strontium zirconate, dinku iye owo SOE. Strontium zirconate ṣe afihan iṣesi proton ti o dara julọ ni iwọn 700 ° C, ati pe o jẹ itunnu si cathode lati ṣe agbejade hydrogen mimọ ti o ga, ti o rọrun ẹrọ itanna elekitirosi.
Yan et al. [6] royin pe tube seramiki zirconia ti o diduro nipasẹ ohun elo afẹfẹ kalisiomu ni a lo bi SOE ti eto atilẹyin, a ti bo oju ita pẹlu tinrin (kere ju 0.25mm) lanthanum perovskite porous bi anode, ati Ni/Y2O3 iduroṣinṣin calcium oxide cermet bi cathode. Ni 1000 ° C, 0.4A/cm2 ati 39.3W agbara titẹ sii, agbara iṣelọpọ hydrogen ti ẹyọ naa jẹ 17.6NL/h. Aila-nfani ti SOE ni agbara apọju ti o waye lati awọn adanu ohm giga ti o wọpọ ni awọn asopọ laarin awọn sẹẹli, ati ifọkansi apọju giga nitori awọn aropin ti gbigbe kaakiri oru. Ni awọn ọdun aipẹ, awọn sẹẹli eletolytic planar ti fa akiyesi pupọ [7-8]. Ni idakeji si awọn sẹẹli tubular, awọn sẹẹli alapin ṣe iṣelọpọ iwapọ diẹ sii ati ilọsiwaju ṣiṣe iṣelọpọ hydrogen [6]. Ni lọwọlọwọ, idiwọ akọkọ si ohun elo ile-iṣẹ ti SOE ni iduroṣinṣin igba pipẹ ti sẹẹli elekitiroti [8], ati pe awọn iṣoro ti ogbo elekiturodu ati pipaarẹ le fa.
Akoko ifiweranṣẹ: Kínní-06-2023