ඝන ඔක්සයිඩ විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් හයිඩ්රජන් නිෂ්පාදනයේ ප්රගතිය සහ ආර්ථික විශ්ලේෂණය
ඝන ඔක්සයිඩ් විද්යුත් විච්ඡේදකය (SOE) විද්යුත් විච්ඡේදනය සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්ව ජල වාෂ්ප (600 ~ 900°C) භාවිතා කරයි, එය ක්ෂාරීය විද්යුත් විච්ඡේදකය සහ PEM විද්යුත් විච්ඡේදකයට වඩා කාර්යක්ෂම වේ. 1960 ගණන්වලදී, එක්සත් ජනපදය සහ ජර්මනිය ඉහළ උෂ්ණත්ව ජල වාෂ්ප SOE පිළිබඳ පර්යේෂණ සිදු කිරීමට පටන් ගත්හ. SOE විද්යුත් විච්ඡේදකයේ ක්රියාකාරී මූලධර්මය රූපය 4 හි දක්වා ඇත. ප්රතිචක්රීකරණය කරන ලද හයිඩ්රජන් සහ ජල වාෂ්ප ඇනෝඩයෙන් ප්රතික්රියා පද්ධතියට ඇතුළු වේ. ජල වාෂ්ප කැතෝඩයේදී හයිඩ්රජන් බවට විද්යුත් විච්ඡේදනය වේ. කැතෝඩය මගින් නිපදවන O2 ඝන ඉලෙක්ට්රෝලය හරහා ඇනෝඩයට ගමන් කරයි, එහිදී එය ඔක්සිජන් සෑදීමට සහ ඉලෙක්ට්රෝන මුදා හැරීමට නැවත ඒකාබද්ධ වේ.
ක්ෂාරීය සහ ප්රෝටෝන හුවමාරු පටල විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල මෙන් නොව, SOE ඉලෙක්ට්රෝඩය ජල වාෂ්ප ස්පර්ශය සමඟ ප්රතික්රියා කරන අතර ඉලෙක්ට්රෝඩය සහ ජල වාෂ්ප ස්පර්ශය අතර අතුරුමුහුණත් ප්රදේශය උපරිම කිරීමේ අභියෝගයට මුහුණ දෙයි. එබැවින්, SOE ඉලෙක්ට්රෝඩය සාමාන්යයෙන් සිදුරු සහිත ව්යුහයක් ඇත. ජල වාෂ්ප විද්යුත් විච්ඡේදනයේ අරමුණ වන්නේ ශක්ති තීව්රතාවය අඩු කිරීම සහ සාම්ප්රදායික ද්රව ජල විද්යුත් විච්ඡේදනයෙහි මෙහෙයුම් පිරිවැය අඩු කිරීමයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, ජල වියෝජන ප්රතික්රියාවේ මුළු ශක්ති අවශ්යතාවය උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ තරමක් වැඩි වුවද, විද්යුත් ශක්ති අවශ්යතාවය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. විද්යුත් විච්ඡේදන උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, අවශ්ය ශක්තියෙන් කොටසක් තාපය ලෙස සපයනු ලැබේ. ඉහළ උෂ්ණත්ව තාප ප්රභවයක් ඉදිරියේ හයිඩ්රජන් නිපදවීමට SOE සමත් වේ. ඉහළ උෂ්ණත්ව වායු-සිසිල් කළ න්යෂ්ටික ප්රතික්රියාකාරක 950°C දක්වා රත් කළ හැකි බැවින්, න්යෂ්ටික ශක්තිය SOE සඳහා ශක්ති ප්රභවයක් ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. ඒ සමඟම, භූ තාප ශක්තිය වැනි පුනර්ජනනීය ශක්තිය වාෂ්ප විද්යුත් විච්ඡේදනයෙහි තාප ප්රභවය ලෙස ද විභවයක් ඇති බව පර්යේෂණවලින් පෙනී යයි. ඉහළ උෂ්ණත්වයේ දී ක්රියාත්මක වීමෙන් බැටරි වෝල්ටීයතාවය අඩු කර ප්රතික්රියා අනුපාතය වැඩි කළ හැකි නමුත්, එය ද්රව්ය තාප ස්ථායිතාව සහ මුද්රා තැබීමේ අභියෝගයට ද මුහුණ දෙයි. ඊට අමතරව, කැතෝඩය මගින් නිපදවන වායුව හයිඩ්රජන් මිශ්රණයක් වන අතර එය තවදුරටත් වෙන් කර පිරිසිදු කළ යුතු අතර එමඟින් සාම්ප්රදායික ද්රව ජල විද්යුත් විච්ඡේදනයට සාපේක්ෂව පිරිවැය වැඩි වේ. ස්ට්රොන්ටියම් සර්කෝනේට් වැනි ප්රෝටෝන සන්නායක සෙරමික් භාවිතය SOE හි පිරිවැය අඩු කරයි. ස්ට්රොන්ටියම් සර්කෝනේට් 700°C පමණ වන විට විශිෂ්ට ප්රෝටෝන සන්නායකතාවක් පෙන්වන අතර, කැතෝඩයට ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් හයිඩ්රජන් නිපදවීමට හිතකර වන අතර, වාෂ්ප විද්යුත් විච්ඡේදන උපාංගය සරල කරයි.
යාන් සහ තවත් අය [6] වාර්තා කළේ කැල්සියම් ඔක්සයිඩ් මගින් ස්ථාවර කරන ලද සර්කෝනියා සෙරමික් නළය ආධාරක ව්යුහයේ SOE ලෙස භාවිතා කළ බවත්, පිටත පෘෂ්ඨය ඇනෝඩය ලෙස තුනී (0.25mm ට අඩු) සිදුරු සහිත ලැන්තනම් පෙරොව්ස්කයිට් සහ කැතෝඩය ලෙස Ni/Y2O3 ස්ථායී කැල්සියම් ඔක්සයිඩ් සර්මෙට් ආලේප කර ඇති බවත්ය. 1000°C, 0.4A/cm2 සහ 39.3W ආදාන බලයේදී, ඒකකයේ හයිඩ්රජන් නිෂ්පාදන ධාරිතාව 17.6NL/h වේ. SOE හි අවාසිය නම් සෛල අතර අන්තර් සම්බන්ධතා වලදී බහුලව දක්නට ලැබෙන ඉහළ ඕම් පාඩු සහ වාෂ්ප විසරණ ප්රවාහනයේ සීමාවන් නිසා ඉහළ අධි වෝල්ටීයතා සාන්ද්රණය හේතුවෙන් ඇතිවන අධි වෝල්ටීයතාවය. මෑත වසරවලදී, තල විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල බොහෝ අවධානය ආකර්ෂණය කර ගෙන ඇත [7-8]. නල සෛලවලට ප්රතිවිරුද්ධව, පැතලි සෛල නිෂ්පාදනය වඩාත් සංයුක්ත කර හයිඩ්රජන් නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරයි [6]. වර්තමානයේ, SOE කාර්මික භාවිතයට ඇති ප්රධාන බාධාව වන්නේ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයේ දිගුකාලීන ස්ථායිතාවයි [8], තවද ඉලෙක්ට්රෝඩ වයසට යාම සහ අක්රිය වීමේ ගැටළු ඇති විය හැක.
පළ කිරීමේ කාලය: පෙබරවාරි-06-2023