Progressus et analysis oeconomica productionis hydrogenii per electrolysim oxidorum solidorum
Electrolysator oxidi solidi (SOE) vaporem aquae altae temperaturae (600 ~ 900°C) ad electrolysim adhibet, quae efficacior est quam electrolysator alcalinus et electrolysator PEM. Decennio 1960, Civitates Foederatae Americae et Germania investigationes in vapore aquae altae temperaturae SOE facere coeperunt. Principium operationis electrolysatoris SOE in Figura 4 demonstratur. Hydrogenium et vapor aquae redivivi ab anodo in systema reactionis ingrediuntur. Vapor aquae in hydrogenium ad cathodum electrolyzatur. O2 a cathodo productus per electrolytum solidum ad anodum movetur, ubi se recombinat ad oxygenium formandum et electrones liberandos.
Dissimilis cellulis electrolyticis membranae alcalinae et protonicae commutatricis, electrodus SOE cum contactu vaporis aquae reagit et provocationem habet ut area interfaciei inter electrodum et contactum vaporis aquae augeatur. Ergo, electrodus SOE plerumque structuram porosam habet. Propositum electrolysis vaporis aquae est intensitatem energiae reducere et sumptus operationis electrolysis aquae liquidae conventionalis reducere. Re vera, quamquam energia totalis requisita reactionis decompositionis aquae paulum crescit cum temperatura crescente, requisita energiae electricae significanter decrescit. Cum temperatura electrolytica crescit, pars energiae requisitae ut calor suppeditatur. SOE capax est hydrogenium producendi in praesentia fontis caloris altae temperaturae. Cum reactores nucleares altae temperaturae gas refrigerati ad 950°C calefieri possint, energia nuclearis ut fons energiae pro SOE adhiberi potest. Simul, investigatio ostendit energiam renovabilem, ut energiam geothermalem, etiam potentiam habere ut fons caloris electrolysis vaporis. Operatio alta temperatura tensionem accumulatoris reducere et celeritatem reactionis augere potest, sed etiam provocationem stabilitatis thermalis et sigillationis materiae habet. Praeterea, gas a cathodo productum est mixtura hydrogenii, quae ulterius separanda et purificanda est, quo facto sumptus augetur comparatus cum electrolysi aquae liquidae consueta. Usus ceramicarum proton-conductorum, ut strontium zirconatum, sumptum SOE minuit. Strontium zirconatum excellentem conductivitatem protonum ostendit circa 700°C, et cathodo conducit ad hydrogenium altae puritatis producendum, quo fit ut instrumentum electrolysis vaporis simplificetur.
Yan et al. [6] rettulerunt tubum ceramicum zirconium oxido calcii stabilizatum ut SOE structurae sustentantis adhibitum esse, superficiem exteriorem tenui (minus quam 0.25 mm) perovskito lanthani poroso ut anodum, et cermet oxidi calcii stabili Ni/Y2O3 ut cathodum obductam esse. Ad 1000°C, 0.4 A/cm2 et potentiam ingressam 39.3 W, capacitas productionis hydrogenii unitatis est 17.6 NL/h. Incommodum SOE est supertensio ex magnis iacturis ohm quae communes sunt ad interconnectiones inter cellulas, et alta concentratio supertensionis propter limitationes translationis diffusionis vaporis. Recentibus annis, cellulae electrolyticae planae magnam attentionem attraxerunt [7-8]. Contra cellulas tubulares, cellulae planae fabricationem compactiorem reddunt et efficientiam productionis hydrogenii augent [6]. In praesenti, impedimentum principale applicationi industriali SOE est stabilitas diuturna cellulae electrolyticae [8], et problemata senescentiae et deactivationis electrodi causari possunt.
Tempus publicationis: VI Februarii, MMXXIII