Pag-uswag ug ekonomikanhong pag-analisar sa produksiyon sa hydrogen pinaagi sa electrolysis sa solid oxides

Pag-uswag ug ekonomikanhong pag-analisar sa produksiyon sa hydrogen pinaagi sa electrolysis sa solid oxides

Ang solid oxide electrolyzer (SOE) naggamit ug alisngaw sa tubig nga taas ug temperatura (600 ~ 900°C) para sa electrolysis, nga mas episyente kay sa alkaline electrolyzer ug PEM electrolyzer. Niadtong dekada 1960, ang Estados Unidos ug Germany nagsugod sa pagpahigayon ug panukiduki sa SOE nga taas ug temperatura sa alisngaw sa tubig. Ang prinsipyo sa pagtrabaho sa SOE electrolyzer gipakita sa Figure 4. Ang gi-recycle nga hydrogen ug alisngaw sa tubig mosulod sa sistema sa reaksyon gikan sa anode. Ang alisngaw sa tubig gi-electrolyze ngadto sa hydrogen sa cathode. Ang O2 nga gihimo sa cathode moagi sa solid electrolyte ngadto sa anode, diin kini mag-recombine aron maporma ang oxygen ug mopagawas sa mga electron.

Dili sama sa alkaline ug proton exchange membrane electrolytic cells, ang SOE electrode mo-react sa water vapor contact ug moatubang sa hagit sa pag-maximize sa interface area tali sa electrode ug water vapor contact. Busa, ang SOE electrode kasagaran adunay porous nga istruktura. Ang katuyoan sa water vapor electrolysis mao ang pagpakunhod sa intensity sa enerhiya ug pagpakunhod sa gasto sa operasyon sa conventional liquid water electrolysis. Sa tinuud, bisan kung ang kinatibuk-ang kinahanglanon sa enerhiya sa reaksyon sa pagkadunot sa tubig gamay nga motaas uban ang pagtaas sa temperatura, ang kinahanglanon sa enerhiya sa kuryente mikunhod pag-ayo. Samtang motaas ang temperatura sa electrolytic, ang bahin sa enerhiya nga gikinahanglan gihatag isip kainit. Ang SOE makahimo sa paghimo og hydrogen sa presensya sa usa ka high-temperature heat source. Tungod kay ang high-temperature gas-cooled nuclear reactors mahimong ipainit hangtod sa 950°C, ang enerhiya sa nukleyar mahimong magamit isip tinubdan sa enerhiya alang sa SOE. Sa samang higayon, ang panukiduki nagpakita nga ang renewable energy sama sa geothermal energy adunay usab potensyal isip tinubdan sa kainit sa steam electrolysis. Ang pag-operate sa taas nga temperatura makapakunhod sa boltahe sa baterya ug makadugang sa reaction rate, apan nag-atubang usab kini sa hagit sa material thermal stability ug sealing. Dugang pa, ang gas nga gihimo sa cathode usa ka sagol nga hydrogen, nga kinahanglan nga ibulag pa ug limpyohan, nga nagdugang sa gasto kon itandi sa naandan nga electrolysis sa likido nga tubig. Ang paggamit sa mga proton-conducting ceramics, sama sa strontium zirconate, nagpamenos sa gasto sa SOE. Ang strontium zirconate nagpakita og maayo kaayong proton conductivity sa mga 700°C, ug makatabang sa cathode sa paghimo og taas nga purity hydrogen, nga nagpasayon ​​sa steam electrolysis device.

Si Yan et al. [6] nagtaho nga ang zirconia ceramic tube nga gipalig-on sa calcium oxide gigamit isip SOE sa pagsuporta sa istruktura, ang gawas nga nawong gitabonan og nipis (ubos sa 0.25mm) nga porous lanthanum perovskite isip anode, ug Ni/Y2O3 stable calcium oxide cermet isip cathode. Sa 1000°C, 0.4A/cm2 ug 39.3W input power, ang hydrogen production capacity sa unit kay 17.6NL/h. Ang disbentaha sa SOE mao ang overvoltage nga resulta sa taas nga ohm losses nga komon sa mga interconnections tali sa mga cell, ug ang taas nga overvoltage concentration tungod sa mga limitasyon sa vapor diffusion transport. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang planar electrolytic cells nakadani og daghang atensyon [7-8]. Sukwahi sa tubular cells, ang flat cells naghimo sa manufacturing nga mas compact ug nagpauswag sa hydrogen production efficiency [6]. Sa pagkakaron, ang pangunang babag sa industriyal nga aplikasyon sa SOE mao ang dugay nga kalig-on sa electrolytic cell [8], ug ang mga problema sa pagkatigulang ug pag-deactivate sa electrode mahimong hinungdan.