የሃይድሮጂን ምርት እድገት እና ኢኮኖሚያዊ ትንተና በጠንካራ ኦክሳይድ ኤሌክትሮላይዝስ

የሃይድሮጂን ምርት እድገት እና ኢኮኖሚያዊ ትንተና በጠንካራ ኦክሳይድ ኤሌክትሮላይዝስ

ጠጣር ኦክሳይድ ኤሌክትሮላይዘር (SOE) ለኤሌክትሮላይዝስ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የውሃ ትነት (600 ~ 900°ሴ) ይጠቀማል፣ ይህም ከአልካላይን ኤሌክትሮላይዘር እና ከPEM ኤሌክትሮላይዘር የበለጠ ውጤታማ ነው። በ1960ዎቹ ዩናይትድ ስቴትስ እና ጀርመን በከፍተኛ ሙቀት ባለው የውሃ ትነት SOE ላይ ምርምር ማድረግ ጀመሩ። የSOE ኤሌክትሮላይዘር የስራ መርህ በስእል 4 ላይ ይታያል። እንደገና ጥቅም ላይ የዋለ ሃይድሮጂን እና የውሃ ትነት ከአኖድ ወደ ምላሽ ስርዓቱ ይገባል። የውሃ ትነት በካቶድ ውስጥ ወደ ሃይድሮጂን ኤሌክትሮላይዝ ይደረጋል። በካቶድ የሚፈጠረው O2 በጠጣር ኤሌክትሮላይት በኩል ወደ አኖድ ይንቀሳቀሳል፣ እዚያም እንደገና ይዋሃዳል እና ኦክስጅን ይፈጥራል እና ኤሌክትሮኖችን ይለቃል።

ከአልካላይን እና ከፕሮቶን ልውውጥ ሽፋን ኤሌክትሮላይቲክ ሴሎች በተለየ መልኩ የSOE ኤሌክትሮድ ከውሃ ትነት ንክኪ ጋር ይገናኛል እና በኤሌክትሮዱ እና በውሃ ትነት ንክኪ መካከል ያለውን የመገናኛ ቦታ ከፍ ለማድረግ ተግዳሮት ይገጥመዋል። ስለዚህ የSOE ኤሌክትሮድ በአጠቃላይ ቀዳዳ ያለው መዋቅር አለው። የውሃ ትነት ኤሌክትሮላይዝስ ዓላማ የኃይል ጥንካሬን መቀነስ እና የተለመደው ፈሳሽ የውሃ ኤሌክትሮላይዝስ የአሠራር ወጪን መቀነስ ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ የውሃ መበስበስ ምላሽ አጠቃላይ የኃይል ፍላጎት እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን በትንሹ ቢጨምርም፣ የኤሌክትሪክ ኃይል ፍላጎቱ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል። የኤሌክትሮላይቲክ የሙቀት መጠን ሲጨምር የሚያስፈልገው የኃይል ክፍል እንደ ሙቀት ይቀርባል። SOE ከፍተኛ የሙቀት ሙቀት ምንጭ ባለበት ቦታ ሃይድሮጂን ማምረት ይችላል። ከፍተኛ ሙቀት ያላቸው የጋዝ-ቀዝቃዛ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች እስከ 950°ሴ ድረስ ሊሞቁ ስለሚችሉ የኑክሌር ኃይል ለSOE የኃይል ምንጭ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ ጥናቶቹ እንደሚያሳዩት እንደ ጂኦተርማል ኃይል ያሉ ታዳሽ ኃይል የእንፋሎት ኤሌክትሮላይዝስ የሙቀት ምንጭ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። በከፍተኛ ሙቀት መስራት የባትሪ ቮልቴጅን ሊቀንስ እና የምላሽ ፍጥነትን ሊጨምር ይችላል፣ ነገር ግን የቁሳቁስ የሙቀት መረጋጋት እና ማሸጊያ ፈተናም ያጋጥመዋል። በተጨማሪም፣ ካቶድ የሚያመነጨው ጋዝ የሃይድሮጂን ድብልቅ ሲሆን ይህም ከተለመደው ፈሳሽ ውሃ ኤሌክትሮላይዝስ ጋር ሲነጻጸር የበለጠ መለየት እና ማጽዳት የሚያስፈልገው ነው። እንደ ስትሮንቲየም ዚርኮኔት ያሉ ፕሮቶን-ኮንዳክቲቭ ሴራሚክስ መጠቀም የSOE ወጪን ይቀንሳል። ስትሮንቲየም ዚርኮኔት በ700°ሴ አካባቢ በጣም ጥሩ የፕሮቶን ኮንዳክሽን ያሳያል፣ እና ካቶድ ከፍተኛ ንፁህ ሃይድሮጂን እንዲያመነጭ ምቹ ነው፣ ይህም የእንፋሎት ኤሌክትሮላይዝስ መሳሪያውን ቀላል ያደርገዋል።

ያን እና ሌሎች [6] እንደዘገቡት በካልሲየም ኦክሳይድ የተረጋጋው የዚርኮኒያ ሴራሚክ ቱቦ እንደ SOE የድጋፍ መዋቅር ጥቅም ላይ ውሏል፣ የውጪው ገጽ በቀጭን (ከ0.25ሚሜ በታች) ባለ ቀዳዳ ላንታነም ፔሮቭስኪት እንደ አኖድ እና በኒ/Y2O3 የተረጋጋ ካልሲየም ኦክሳይድ እንደ ካቶድ ተሸፍኗል። በ1000°ሴ፣ 0.4A/cm2 እና 39.3W የግቤት ኃይል፣ የክፍሉ የሃይድሮጂን የማምረት አቅም 17.6NL/h ነው። የSOE ጉዳቱ በሴሎች መካከል ባለው ግንኙነት ላይ የተለመዱ ከፍተኛ ohm ኪሳራዎች የሚፈጠረው ከመጠን በላይ ቮልቴጅ እና በእንፋሎት ስርጭት ትራንስፖርት ውስንነት ምክንያት ከፍተኛ ከመጠን በላይ ቮልቴጅ ክምችት ነው። በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ ፕላነር ኤሌክትሮላይቲክ ሴሎች ብዙ ትኩረትን ስበዋል [7-8]። ከቱቦላር ሴሎች በተቃራኒ፣ ጠፍጣፋ ሴሎች ማምረትን የበለጠ የተጣበቁ እና የሃይድሮጂን ምርት ቅልጥፍናን ያሻሽላሉ [6]። በአሁኑ ጊዜ፣ የSOE የኢንዱስትሪ አተገባበር ዋነኛው እንቅፋት የኤሌክትሮላይቲክ ሴል የረጅም ጊዜ መረጋጋት ነው [8]፣ እና የኤሌክትሮድ እርጅና እና የመዘጋት ችግሮች ሊከሰቱ ይችላሉ።