କଠିନ ଅକ୍ସାଇଡର ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଦ୍ୱାରା ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଉତ୍ପାଦନର ଅଗ୍ରଗତି ଏବଂ ଅର୍ଥନୈତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ

କଠିନ ଅକ୍ସାଇଡର ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଦ୍ୱାରା ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଉତ୍ପାଦନର ଅଗ୍ରଗତି ଏବଂ ଅର୍ଥନୈତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ

କଠିନ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଜର (SOE) ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲିସିସ୍ ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ (600 ~ 900°C) ବ୍ୟବହାର କରେ, ଯାହା କ୍ଷାରୀୟ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଜର ଏବଂ PEM ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଜର ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ ଦକ୍ଷ। 1960 ଦଶକରେ, ଯୁକ୍ତରାଷ୍ଟ୍ର ଏବଂ ଜର୍ମାନୀ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ SOE ଉପରେ ଗବେଷଣା କରିବା ଆରମ୍ଭ କଲେ। SOE ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଜରର କାର୍ଯ୍ୟ ନୀତି ଚିତ୍ର 4 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି। ପୁନଃଚକ୍ରିତ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଏବଂ ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ ଆନୋଡ୍ ରୁ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପ୍ରଣାଳୀରେ ପ୍ରବେଶ କରନ୍ତି। ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ କ୍ୟାଥୋଡରେ ହାଇଡ୍ରୋଜେନରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଜ୍ ହୁଏ। କ୍ୟାଥୋଡ ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ O2 କଠିନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ଦେଇ ଆନୋଡକୁ ଗତି କରେ, ଯେଉଁଠାରେ ଏହା ଅମ୍ଳଜାନ ଗଠନ ପାଇଁ ପୁନଃମିଳନ ହୁଏ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ମୁକ୍ତ କରେ।

କ୍ଷାରୀୟ ଏବଂ ପ୍ରୋଟନ୍ ବିନିମୟ ଝିଲ୍ଲୀ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କୋଷ ପରି ନୁହେଁ, SOE ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ ସମ୍ପର୍କ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରେ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ଏବଂ ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ ସମ୍ପର୍କ ମଧ୍ୟରେ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ କ୍ଷେତ୍ରକୁ ସର୍ବାଧିକ କରିବାର ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଏ। ତେଣୁ, SOE ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ସାଧାରଣତଃ ଏକ ଛିଦ୍ରଯୁକ୍ତ ଗଠନ ଥାଏ। ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣର ଉଦ୍ଦେଶ୍ୟ ହେଉଛି ଶକ୍ତି ତୀବ୍ରତା ହ୍ରାସ କରିବା ଏବଂ ପାରମ୍ପରିକ ତରଳ ଜଳ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣର ପରିଚାଳନା ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରିବା। ପ୍ରକୃତରେ, ଯଦିଓ ଜଳ ବିଘଟନ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ମୋଟ ଶକ୍ତି ଆବଶ୍ୟକତା ବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରା ସହିତ ସାମାନ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଶକ୍ତି ଆବଶ୍ୟକତା ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ ପାଏ। ବୈଦ୍ୟୁତିକ ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ, ଆବଶ୍ୟକ ଶକ୍ତିର ଏକ ଅଂଶ ତାପ ଭାବରେ ଯୋଗାଣ ହୁଏ। SOE ଏକ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଉତ୍ସ ଉପସ୍ଥିତିରେ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିବାକୁ ସକ୍ଷମ। ଯେହେତୁ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଗ୍ୟାସ-ଥଣ୍ଡା ପରମାଣୁ ରିଆକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକୁ 950°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଗରମ କରାଯାଇପାରିବ, ତେଣୁ ପରମାଣୁ ଶକ୍ତିକୁ SOE ପାଇଁ ଏକ ଶକ୍ତି ଉତ୍ସ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ। ସେହି ସମୟରେ, ଗବେଷଣା ଦର୍ଶାଏ ଯେ ଭୂତାପମାନ ଶକ୍ତି ଭଳି ନବୀକରଣୀୟ ଶକ୍ତିର ମଧ୍ୟ ବାଷ୍ପ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣର ଉତ୍ସ ଭାବରେ ସମ୍ଭାବନା ଅଛି। ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରିବା ବ୍ୟାଟେରୀ ଭୋଲଟେଜକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ ଏବଂ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହାର ବୃଦ୍ଧି କରିପାରିବ, କିନ୍ତୁ ଏହା ସାମଗ୍ରୀ ତାପଜ ସ୍ଥିରତା ଏବଂ ସିଲିଂର ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜର ମଧ୍ୟ ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଏ। ଏହା ସହିତ, କ୍ୟାଥୋଡ ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ ଗ୍ୟାସ ଏକ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ମିଶ୍ରଣ, ଯାହାକୁ ଆହୁରି ପୃଥକ ଏବଂ ବିଶୋଧିତ କରିବାକୁ ପଡିବ, ଯାହା ପାରମ୍ପରିକ ତରଳ ଜଳ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ ତୁଳନାରେ ଖର୍ଚ୍ଚ ବୃଦ୍ଧି କରେ। ପ୍ରୋଟନ-ପରିଚାଳକ ସିରାମିକ୍ସ, ଯେପରିକି ଷ୍ଟ୍ରୋଣ୍ଟିୟମ୍ ଜିରକୋନେଟ୍, ବ୍ୟବହାର SOE ର ମୂଲ୍ୟ ହ୍ରାସ କରେ। ଷ୍ଟ୍ରୋଣ୍ଟିୟମ୍ ଜିରକୋନେଟ୍ ପ୍ରାୟ 700°C ରେ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ପ୍ରୋଟନ ପରିଚାୟକତା ଦେଖାଏ, ଏବଂ କ୍ୟାଥୋଡକୁ ଉଚ୍ଚ ଶୁଦ୍ଧତା ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଉତ୍ପାଦନ କରିବାକୁ ସହାୟକ ହୁଏ, ଯାହା ବାଷ୍ପ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଡିଭାଇସକୁ ସରଳ କରିଥାଏ।

ୟାନ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟମାନେ [6] ରିପୋର୍ଟ କରିଛନ୍ତି ଯେ କ୍ୟାଲସିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଦ୍ୱାରା ସ୍ଥିର ଜିରକୋନିଆ ସିରାମିକ୍ ଟ୍ୟୁବ୍ ସହାୟକ ଗଠନର SOE ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା, ବାହ୍ୟ ପୃଷ୍ଠକୁ ଆନୋଡ୍ ଭାବରେ ପତଳା (0.25mm ରୁ କମ୍) ପୋରସ୍ ଲାନ୍ଥାନମ୍ ପେରୋଭସ୍କାଇଟ୍ ଏବଂ କ୍ୟାଥୋଡ୍ ଭାବରେ Ni/Y2O3 ସ୍ଥିର କ୍ୟାଲସିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସର୍ମେଟ୍ ସହିତ ଆବୃତ କରାଯାଇଥିଲା। 1000°C, 0.4A/cm2 ଏବଂ 39.3W ଇନପୁଟ୍ ପାୱାରରେ, ୟୁନିଟ୍‌ର ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଉତ୍ପାଦନ କ୍ଷମତା 17.6NL/h। SOEର ଅସୁବିଧା ହେଉଛି କୋଷଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଆନ୍ତଃସଂଯୋଗରେ ସାଧାରଣ ଉଚ୍ଚ ଓହମ୍ କ୍ଷତି ଏବଂ ବାଷ୍ପ ପ୍ରସାରଣ ପରିବହନର ସୀମା ଯୋଗୁଁ ଉଚ୍ଚ ଓଭରଭୋଲ୍ଟେଜ୍ ସାନ୍ଦ୍ରତାରୁ ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବା ଅଧିକ ଭୋଲ୍ଟେଜ୍। ସାମ୍ପ୍ରତିକ ବର୍ଷଗୁଡ଼ିକରେ, ପ୍ଲାନର୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କୋଷଗୁଡ଼ିକ ବହୁତ ଧ୍ୟାନ ଆକର୍ଷଣ କରିଛନ୍ତି [7-8]। ନଳୀକାର କୋଷଗୁଡ଼ିକ ବିପରୀତ, ଫ୍ଲାଟ୍ କୋଷଗୁଡ଼ିକ ଉତ୍ପାଦନକୁ ଅଧିକ କମ୍ପାକ୍ଟ କରିଥାଏ ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଉତ୍ପାଦନ ଦକ୍ଷତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିଥାଏ [6]। ବର୍ତ୍ତମାନ, SOE ର ଶିଳ୍ପ ପ୍ରୟୋଗରେ ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ହେଉଛି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କୋଷର ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ସ୍ଥିରତା [8], ଏବଂ ଏହା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ବୟସ ଏବଂ ନିଷ୍କ୍ରିୟକରଣ ସମସ୍ୟା ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ।