Катуу оксиддерди электролиздөө жолу менен суутек өндүрүүнүн жүрүшү жана экономикалык талдоосу

Катуу оксиддерди электролиздөө жолу менен суутек өндүрүүнүн жүрүшү жана экономикалык талдоосу

Катуу кычкыл электролизери (ККЭ) электролиз үчүн жогорку температурадагы суу буусун (600 ~ 900°C) колдонот, ал щелочтуу электролизерге жана ПЭМ электролизерине караганда натыйжалуураак. 1960-жылдары АКШ жана Германия жогорку температурадагы суу буусу ККЭ боюнча изилдөө жүргүзө башташкан. ККЭ электролизеринин иштөө принциби 4-сүрөттө көрсөтүлгөн. Кайра иштетилген суутек жана суу буусу аноддон реакция системасына кирет. Суу буусу катоддо суутекке айланып электролизденет. Катод тарабынан өндүрүлгөн О2 катуу электролит аркылуу анодго өтөт, ал жерде ал кычкылтекти пайда кылуу жана электрондорду бөлүп чыгаруу үчүн рекомбинацияланат.

Щелочтуу жана протон алмашуу мембранасынын электролиттик клеткаларынан айырмаланып, SOE электроду суу буусу менен байланышып, электрод менен суу буусунун байланышынын ортосундагы интерфейс аянтын максималдуу түрдө көбөйтүү милдетине туш болот. Ошондуктан, SOE электроду жалпысынан тешиктүү түзүлүшкө ээ. Суу буусунун электролизинин максаты - кадимки суюк суу электролизинин энергия интенсивдүүлүгүн азайтуу жана эксплуатациялык чыгымдарын азайтуу. Чындыгында, суунун ажыроо реакциясынын жалпы энергияга болгон муктаждыгы температуранын жогорулашы менен бир аз жогорулаганы менен, электр энергиясына болгон муктаждык бир топ төмөндөйт. Электролиттик температура жогорулаган сайын, талап кылынган энергиянын бир бөлүгү жылуулук катары берилет. SOE жогорку температурадагы жылуулук булагынын катышуусунда суутекти өндүрүүгө жөндөмдүү. Жогорку температурадагы газ менен муздатылган ядролук реакторлорду 950°C чейин ысытууга мүмкүн болгондуктан, ядролук энергияны SOE үчүн энергия булагы катары колдонсо болот. Ошол эле учурда, изилдөөлөр көрсөткөндөй, геотермалдык энергия сыяктуу кайра жаралуучу энергия буу электролизинин жылуулук булагы катары да потенциалга ээ. Жогорку температурада иштөө батареянын чыңалышын азайтып, реакция ылдамдыгын жогорулатат, бирок ал ошондой эле материалдын жылуулук туруктуулугу жана герметизациясы сыяктуу милдеттерге туш болот. Мындан тышкары, катод тарабынан өндүрүлгөн газ суутек аралашмасы болуп саналат, аны андан ары бөлүп, тазалоо керек, бул кадимки суюк суу электролизине салыштырмалуу баасын жогорулатат. Стронций цирконаты сыяктуу протон өткөрүүчү керамиканы колдонуу SOE баасын төмөндөтөт. Стронций цирконаты болжол менен 700°C температурада эң сонун протон өткөрүмдүүлүгүн көрсөтөт жана катоддун жогорку тазалыктагы суутекти өндүрүүсүнө өбөлгө түзөт, бул буу электролизи түзмөгүн жөнөкөйлөтөт.

Ян жана башкалар [6] кальций кычкылы менен турукташтырылган цирконий керамикалык түтүгү тирөөч структуранын SOE катары колдонулганын, сырткы бети анод катары жука (0,25 ммден аз) тешиктүү лантан перовскити менен, ал эми катод катары Ni/Y2O3 туруктуу кальций кычкылы кермети менен капталганын билдиришкен. 1000°C температурада, 0,4A/см2 жана 39,3 Вт киргизүү кубаттуулугунда, агрегаттын суутек өндүрүү кубаттуулугу 17,6NL/саатты түзөт. SOEнин кемчилиги - бул элементтердин ортосундагы байланыштарда көп кездешүүчү жогорку ом жоготууларынан келип чыккан ашыкча чыңалуу жана буу диффузиялык ташуусунун чектөөлөрүнөн улам жогорку ашыкча чыңалуу концентрациясы. Акыркы жылдары тегиз электролиттик элементтер көп көңүлдү бурду [7-8]. Түтүкчөлүү элементтерден айырмаланып, жалпак элементтер өндүрүштү компакттуураак кылат жана суутек өндүрүүнүн натыйжалуулугун жогорулатат [6]. Учурда SOEни өнөр жайлык колдонуудагы негизги тоскоолдук электролиттик элементтин узак мөөнөттүү туруктуулугу болуп саналат [8] жана электроддордун эскириши жана деактивдештирилиши көйгөйлөрү келип чыгышы мүмкүн.