Progress u analiżi ekonomika tal-produzzjoni tal-idroġenu permezz tal-elettroliżi ta' ossidi solidi

Progress u analiżi ekonomika tal-produzzjoni tal-idroġenu permezz tal-elettroliżi ta' ossidi solidi

Elettrolizzatur tal-ossidu solidu (SOE) juża fwar tal-ilma f'temperatura għolja (600 ~ 900°C) għall-elettroliżi, li huwa aktar effiċjenti mill-elettrolizzatur alkalin u l-elettrolizzatur PEM. Fis-snin sittin, l-Istati Uniti u l-Ġermanja bdew iwettqu riċerka fuq il-fwar tal-ilma SOE f'temperatura għolja. Il-prinċipju tax-xogħol tal-elettrolizzatur SOE huwa muri fil-Figura 4. L-idroġenu riċiklat u l-fwar tal-ilma jidħlu fis-sistema ta' reazzjoni mill-anodu. Il-fwar tal-ilma jiġi elettrolizzat f'idroġenu fil-katodu. L-O2 prodott mill-katodu jiċċaqlaq mill-elettrolit solidu lejn l-anodu, fejn jerġa' jingħaqad biex jifforma ossiġnu u jirrilaxxa elettroni.

B'differenza miċ-ċelloli elettrolitiċi tal-membrana alkalina u tal-iskambju tal-protoni, l-elettrodu SOE jirreaġixxi mal-kuntatt tal-fwar tal-ilma u jiffaċċja l-isfida li jimmassimizza ż-żona tal-interfaċċja bejn l-elettrodu u l-kuntatt tal-fwar tal-ilma. Għalhekk, l-elettrodu SOE ġeneralment għandu struttura poruża. L-iskop tal-elettroliżi tal-fwar tal-ilma huwa li tnaqqas l-intensità tal-enerġija u tnaqqas l-ispiża operattiva tal-elettroliżi konvenzjonali tal-ilma likwidu. Fil-fatt, għalkemm il-ħtieġa totali tal-enerġija tar-reazzjoni tad-dekompożizzjoni tal-ilma tiżdied xi ftit biż-żieda fit-temperatura, il-ħtieġa tal-enerġija elettrika tonqos b'mod sinifikanti. Hekk kif tiżdied it-temperatura elettrolitika, parti mill-enerġija meħtieġa tiġi fornuta bħala sħana. L-SOE huwa kapaċi jipproduċi idroġenu fil-preżenza ta' sors ta' sħana b'temperatura għolja. Peress li r-reatturi nukleari mkessħin bil-gass b'temperatura għolja jistgħu jissaħħnu sa 950°C, l-enerġija nukleari tista' tintuża bħala sors ta' enerġija għall-SOE. Fl-istess ħin, ir-riċerka turi li l-enerġija rinnovabbli bħall-enerġija ġeotermali għandha wkoll il-potenzjal bħala s-sors tas-sħana tal-elettroliżi tal-fwar. It-tħaddim f'temperatura għolja jista' jnaqqas il-vultaġġ tal-batterija u jżid ir-rata ta' reazzjoni, iżda jiffaċċja wkoll l-isfida tal-istabbiltà termali u s-siġillar tal-materjal. Barra minn hekk, il-gass prodott mill-katodu huwa taħlita ta' idroġenu, li teħtieġ li tiġi separata u ppurifikata aktar, u dan iżid l-ispiża meta mqabbla mal-elettroliżi konvenzjonali tal-ilma likwidu. L-użu ta' ċeramika li tikkonduċi l-protoni, bħaż-żirkonat tal-istronzju, inaqqas l-ispiża tal-SOE. Iż-żirkonat tal-istronzju juri konduttività eċċellenti tal-protoni f'madwar 700°C, u jgħin lill-katodu jipproduċi idroġenu ta' purità għolja, u b'hekk jissimplifika l-apparat tal-elettroliżi tal-fwar.

Yan et al. [6] irrappurtaw li tubu taċ-ċeramika taż-żirkonja stabilizzat bl-ossidu tal-kalċju ntuża bħala SOE tal-istruttura ta' appoġġ, il-wiċċ ta' barra kien miksi b'perovskite tal-lantanju poruż irqiq (inqas minn 0.25mm) bħala anodu, u ċermet tal-ossidu tal-kalċju stabbli Ni/Y2O3 bħala katodu. F'1000°C, 0.4A/cm2 u qawwa tad-dħul ta' 39.3W, il-kapaċità tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-unità hija ta' 17.6NL/h. L-iżvantaġġ tal-SOE huwa l-vultaġġ żejjed li jirriżulta minn telf għoli ta' ohm li huwa komuni fl-interkonnessjonijiet bejn iċ-ċelloli, u l-konċentrazzjoni għolja ta' vultaġġ żejjed minħabba l-limitazzjonijiet tat-trasport tad-diffużjoni tal-fwar. Fi snin reċenti, iċ-ċelloli elettrolitiċi planari ġibdu ħafna attenzjoni [7-8]. B'kuntrast maċ-ċelloli tubulari, iċ-ċelloli ċatti jagħmlu l-manifattura aktar kompatta u jtejbu l-effiċjenza tal-produzzjoni tal-idroġenu [6]. Fil-preżent, l-ostaklu ewlieni għall-applikazzjoni industrijali tal-SOE huwa l-istabbiltà fit-tul taċ-ċella elettrolitika [8], u jistgħu jiġu kkawżati l-problemi tat-tixjiħ u d-diżattivazzjoni tal-elettrodi.