Pêşveçûn û analîza aborî ya hilberîna hîdrojenê bi elektroliza oksîdên zexm

Pêşveçûn û analîza aborî ya hilberîna hîdrojenê bi elektroliza oksîdên zexm

Elektrolîzera oksîda zexm (SOE) ji bo elektrolîzê buhara avê ya germahiya bilind (600 ~ 900°C) bikar tîne, ku ji elektrolîzera alkalîn û elektrolîzera PEM bikêrtir e. Di salên 1960an de, Dewletên Yekbûyî û Almanya dest bi lêkolîna li ser SOE ya buhara avê ya germahiya bilind kirin. Prensîba xebatê ya elektrolîzera SOE di Şekil 4 de tê nîşandan. Hîdrojena vegerandî û buhara avê ji anodê dikevin pergala reaksiyonê. Buhara avê li katodê dibe hîdrojen. O2 ya ku ji hêla katodê ve tê hilberandin, di nav elektrolîta zexm re derbasî anodê dibe, li wir ji nû ve tê hev kirin da ku oksîjenê çêbike û elektronan berde.

Berevajî şaneyên elektrolîtîk ên alkalîn û parzûna danûstandina protonê, elektroda SOE bi têkiliya buhara avê re reaksiyonê dike û bi pirsgirêka herî zêdekirina qada navrûyê di navbera elektrod û têkiliya buhara avê de re rû bi rû dimîne. Ji ber vê yekê, elektroda SOE bi gelemperî xwedî avahiyek poroz e. Armanca elektrolîza buhara avê kêmkirina şîdeta enerjiyê û kêmkirina lêçûna xebitandinê ya elektrolîza ava şile ya kevneşopî ye. Bi rastî, her çend hewcedariya tevahî ya enerjiyê ya reaksiyona hilweşîna avê bi zêdebûna germahiyê re hinekî zêde dibe jî, hewcedariya enerjiya elektrîkê bi girîngî kêm dibe. Her ku germahiya elektrolîtîk zêde dibe, beşek ji enerjiya pêwîst wekî germ tê peyda kirin. SOE dikare di hebûna çavkaniyek germê ya germahiya bilind de hîdrojenê hilberîne. Ji ber ku reaktorên nukleerî yên bi gazê yên germahiya bilind dikarin heta 950°C werin germ kirin, enerjiya nukleerî dikare wekî çavkaniyek enerjiyê ji bo SOE were bikar anîn. Di heman demê de, lêkolîn nîşan dide ku enerjiya nûjenkirî wekî enerjiya jeotermal jî xwedî potansiyela çavkaniya germê ya elektrolîza buharê ye. Xebata di germahiya bilind de dikare voltaja bateriyê kêm bike û rêjeya reaksiyonê zêde bike, lê ew di heman demê de bi pirsgirêka aramiya germî û morkirina materyalê re rû bi rû dimîne. Herwiha, gaza ku ji aliyê katodê ve tê hilberandin, tevlîheviyeke hîdrojenê ye, ku pêdivî ye ku bêtir were veqetandin û paqijkirin, ku lêçûna wê li gorî elektroliza ava şile ya kevneşopî zêde dike. Bikaranîna seramîkên proton-rêvebir, wekî strontyum zirconate, lêçûna SOE kêm dike. Strontyum zirconate di nêzîkî 700°C de rêberiya protonê ya pir baş nîşan dide, û ji bo katodê guncaw e ku hîdrojena paqijiya bilind hilberîne, û cîhaza elektroliza buharê hêsan dike.

Yan û hevkarên wî [6] ragihandin ku lûleya seramîk a zirkonyayê ku bi oksîda kalsiyûmê hatiye stabîlîzekirin wekî SOE ya avahiya piştgirîyê hatiye bikar anîn, rûyê derve bi perovskîta lantanumê ya poroz a zirav (kêmtir ji 0.25 mm) wekî anodê, û sermeta oksîda kalsiyûmê ya stabîl a Ni/Y2O3 wekî katodê hatiye pêçandin. Di 1000°C, 0.4A/cm2 û hêza têketinê ya 39.3W de, kapasîteya hilberîna hîdrojenê ya yekîneyê 17.6NL/h ye. Dezavantaja SOE zêdebûna voltaja ku ji windahiyên ohm ên bilind çêdibe ku li girêdanên di navbera şaneyan de gelemperî ne, û konsantrasyona zêde ya voltaja bilind ji ber sînorkirinên veguhastina belavbûna buharê ye. Di salên dawî de, şaneyên elektrolîtîk ên planar gelek bal kişandine ser xwe [7-8]. Berevajî şaneyên lûleyî, şaneyên deşt çêkirinê kompakttir dikin û karîgeriya hilberîna hîdrojenê baştir dikin [6]. Niha, astengiya sereke ya serîlêdana pîşesaziyê ya SOE aramiya demdirêj a şaneya elektrolîtîk e [8], û dibe ku pirsgirêkên pîrbûn û neçalakkirina elektrodê çêbibin.