Kamajuan sareng analisis ékonomi produksi hidrogén ku éléktrolisis oksida padet
Éléktroliser oksida padet (SOE) ngagunakeun uap cai suhu luhur (600 ~ 900°C) pikeun éléktrolisis, anu langkung efisien tibatan éléktroliser alkali sareng éléktroliser PEM. Dina taun 1960-an, Amérika Serikat sareng Jerman mimiti ngalaksanakeun panalungtikan ngeunaan SOE uap cai suhu luhur. Prinsip kerja éléktroliser SOE dipidangkeun dina Gambar 4. Hidrogén sareng uap cai anu didaur ulang asup kana sistem réaksi ti anoda. Uap cai diéléktrolisis jadi hidrogén di katoda. O2 anu dihasilkeun ku katoda ngalih ngaliwatan éléktrolit padet ka anoda, dimana éta ngahiji deui pikeun ngabentuk oksigén sareng ngaleupaskeun éléktron.
Beda sareng sél éléktrolitik mémbran basa sareng mémbran tukeur proton, éléktroda SOE réaksi sareng kontak uap cai sareng nyanghareupan tantangan pikeun maksimalkeun daérah antarmuka antara éléktroda sareng kontak uap cai. Ku alatan éta, éléktroda SOE umumna gaduh struktur porous. Tujuan éléktrolisis uap cai nyaéta pikeun ngirangan inténsitas énergi sareng ngirangan biaya operasi éléktrolisis cai cair konvensional. Nyatana, sanaos total kabutuhan énergi tina réaksi dékomposisi cai ningkat sakedik kalayan ningkatna suhu, kabutuhan énergi listrik turun sacara signifikan. Nalika suhu éléktrolitik ningkat, sabagian énergi anu diperyogikeun disayogikeun salaku panas. SOE sanggup ngahasilkeun hidrogén dina ayana sumber panas suhu luhur. Kusabab réaktor nuklir anu didinginkan ku gas suhu luhur tiasa dipanaskeun dugi ka 950°C, énergi nuklir tiasa dianggo salaku sumber énergi pikeun SOE. Dina waktos anu sami, panilitian nunjukkeun yén énergi anu tiasa dianyari sapertos énergi panas bumi ogé gaduh poténsi salaku sumber panas éléktrolisis uap. Operasi dina suhu luhur tiasa ngirangan tegangan batré sareng ningkatkeun laju réaksi, tapi ogé nyanghareupan tantangan stabilitas termal bahan sareng panyegelan. Salian ti éta, gas anu dihasilkeun ku katoda nyaéta campuran hidrogén, anu kedah dipisahkeun sareng dimurnikeun deui, ningkatkeun biaya dibandingkeun sareng éléktrolisis cai cair konvensional. Panggunaan keramik anu ngangkut proton, sapertos strontium zirkonat, ngirangan biaya SOE. Strontium zirkonat nunjukkeun konduktivitas proton anu saé dina suhu sakitar 700°C, sareng kondusif pikeun katoda pikeun ngahasilkeun hidrogén anu murni, ngagampangkeun alat éléktrolisis uap.
Yan et al. [6] ngalaporkeun yén tabung keramik zirkonia anu distabilisasi ku kalsium oksida dianggo salaku SOE pikeun struktur pendukung, permukaan luarna dilapis ku perovskit lantanum porous ipis (kirang ti 0,25 mm) salaku anoda, sareng cermet kalsium oksida stabil Ni/Y2O3 salaku katoda. Dina suhu 1000°C, 0,4A/cm2 sareng daya input 39,3W, kapasitas produksi hidrogén unit nyaéta 17,6NL/jam. Kakurangan SOE nyaéta tegangan kaleuleuwihan anu dihasilkeun tina karugian ohm anu luhur anu umum dina interkoneksi antara sél, sareng konsentrasi tegangan kaleuleuwihan anu luhur kusabab watesan transportasi difusi uap. Dina sababaraha taun ka pengker, sél éléktrolitik planar parantos narik seueur perhatian [7-8]. Sabalikna tina sél tubular, sél datar ngajantenkeun manufaktur langkung kompak sareng ningkatkeun efisiensi produksi hidrogén [6]. Ayeuna, halangan utama pikeun aplikasi industri SOE nyaéta stabilitas jangka panjang sél éléktrolitik [8], sareng masalah sepuh éléktroda sareng deaktivasi tiasa disababkeun.
Waktos posting: Feb-06-2023