Kemajuan lan analisis ekonomi produksi hidrogen kanthi elektrolisis oksida padat
Elektroliser oksida padat (SOE) migunakaké uap banyu suhu dhuwur (600 ~ 900°C) kanggo elektrolisis, sing luwih efisien tinimbang elektroliser alkali lan elektroliser PEM. Ing taun 1960-an, Amerika Serikat lan Jerman wiwit nganakake riset babagan SOE uap banyu suhu dhuwur. Prinsip kerja elektroliser SOE dituduhake ing Gambar 4. Hidrogen lan uap banyu sing didaur ulang mlebu sistem reaksi saka anoda. Uap banyu dielektrolisis dadi hidrogen ing katoda. O2 sing diasilake dening katoda obah liwat elektrolit padat menyang anoda, ing ngendi ia gabung maneh kanggo mbentuk oksigen lan ngeculake elektron.
Ora kaya sel elektrolitik membran alkali lan ijol-ijolan proton, elektroda SOE reaksi karo kontak uap banyu lan ngadhepi tantangan kanggo ngoptimalake area antarmuka antarane elektroda lan kontak uap banyu. Mulane, elektroda SOE umume duwe struktur keropos. Tujuan elektrolisis uap banyu yaiku kanggo nyuda intensitas energi lan nyuda biaya operasi elektrolisis banyu cair konvensional. Nyatane, sanajan total kebutuhan energi reaksi dekomposisi banyu mundhak rada sithik karo kenaikan suhu, kebutuhan energi listrik mudhun sacara signifikan. Nalika suhu elektrolitik mundhak, sebagian energi sing dibutuhake disedhiyakake minangka panas. SOE bisa ngasilake hidrogen ing ngarsane sumber panas suhu dhuwur. Amarga reaktor nuklir sing didinginkan gas suhu dhuwur bisa dipanasake nganti 950°C, energi nuklir bisa digunakake minangka sumber energi kanggo SOE. Ing wektu sing padha, riset nuduhake yen energi terbarukan kayata energi panas bumi uga duwe potensi minangka sumber panas elektrolisis uap. Operasi ing suhu dhuwur bisa nyuda voltase baterei lan nambah laju reaksi, nanging uga ngadhepi tantangan stabilitas termal lan penyegelan materi. Kajaba iku, gas sing diasilake dening katoda yaiku campuran hidrogen, sing kudu dipisahake lan dimurnèkaké luwih lanjut, sing nambah biaya dibandhingake karo elektrolisis banyu cair konvensional. Panggunaan keramik penghantar proton, kayata strontium zirkonat, nyuda biaya SOE. Strontium zirkonat nuduhake konduktivitas proton sing apik banget ing suhu udakara 700°C, lan kondusif kanggo katoda kanggo ngasilake hidrogen kemurnian dhuwur, sing nyederhanakake piranti elektrolisis uap.
Yan et al. [6] nglaporake yen tabung keramik zirkonia sing distabilisasi dening kalsium oksida digunakake minangka SOE struktur pendukung, permukaan njaba dilapisi karo perovskit lantanum berpori tipis (kurang saka 0,25mm) minangka anoda, lan cermet kalsium oksida stabil Ni/Y2O3 minangka katoda. Ing suhu 1000°C, daya input 0,4A/cm2 lan 39,3W, kapasitas produksi hidrogen unit kasebut yaiku 17,6NL/jam. Kerugian SOE yaiku voltase sing berlebihan sing diasilake saka kerugian ohm sing dhuwur sing umum ing interkoneksi antarane sel, lan konsentrasi voltase sing berlebihan sing dhuwur amarga watesan transportasi difusi uap. Ing taun-taun pungkasan, sel elektrolitik planar wis narik kawigaten akeh [7-8]. Beda karo sel tubular, sel datar nggawe manufaktur luwih kompak lan nambah efisiensi produksi hidrogen [6]. Saiki, alangan utama kanggo aplikasi industri SOE yaiku stabilitas jangka panjang sel elektrolitik [8], lan masalah penuaan elektroda lan deaktivasi bisa uga disebabake.
Wektu kiriman: 06-Feb-2023