Gaty oksidleriň elektrolizi arkaly wodorod önümçiliginiň öňegidişligi we ykdysady seljermesi

Gaty oksidleriň elektrolizi arkaly wodorod önümçiliginiň öňegidişligi we ykdysady seljermesi

Gaty oksid elektrolizatory (GOE) elektroliz üçin ýokary temperaturaly suw buguny (600 ~ 900°C) ulanýar, bu bolsa gidroliz elektrolizatoryndan we PEM elektrolizatoryndan has netijelidir. 1960-njy ýyllarda ABŞ we Germaniýa ýokary temperaturaly suw buguny GOE boýunça ylmy-barlag işlerini geçirip başladylar. GOE elektrolizatorynyň iş prinsipi 4-nji suratda görkezilen. Gaýtadan işlenen wodorod we suw bugy anoddan reaksiýa ulgamyna girýär. Suw bugy katodda wodoroda elektroliz edilýär. Katodyň öndüren O2 gaty elektrolit arkaly anoda geçýär we ol ýerde kislorod emele getirmek we elektronlary çykarmak üçin gaýtadan birleşýär.

Aşgarly we proton alyş-çalyş membrana elektrolitik öýjüklerinden tapawutlylykda, SOE elektrody suw bugy bilen aragatnaşykda reaksiýa girýär we elektrod bilen suw bugy bilen aragatnaşyk arasyndaky serhet meýdanyny iň ýokary derejä çykarmak meselesine duçar bolýar. Şonuň üçin SOE elektrody, adatça, gözenekli gurluşa eýedir. Suw bugynyň elektroliziniň maksady energiýa intensiwligini azaltmak we adaty suwuk suw elektroliziniň iş çykdajylaryny azaltmakdyr. Aslynda, suwuň parçalanma reaksiýasynyň umumy energiýa zerurlygy temperatura ýokarlananda birneme artsa-da, elektrik energiýasyna bolan isleg ep-esli azalýar. Elektrolit temperaturasy ýokarlananda, gerek bolan energiýanyň bir bölegi ýylylyk hökmünde berilýär. SOE ýokary temperaturaly ýylylyk çeşmesiniň gatnaşmagynda wodorod öndürip bilýär. Ýokary temperaturaly gaz bilen sowadylýan ýadro reaktorlaryny 950°C-a çenli gyzdyryp bolýandygy sebäpli, ýadro energiýasy SOE üçin energiýa çeşmesi hökmünde ulanylyp bilner. Şol bir wagtyň özünde, barlaglar geotermal energiýa ýaly gaýtadan dikeldilýän energiýanyň bug elektroliziniň ýylylyk çeşmesi hökmünde hem mümkinçilige eýedigini görkezýär. Ýokary temperaturada işlemek batareýanyň naprýaženiýesini azaldyp we reaksiýa tizligini ýokarlandyryp biler, ýöne ol materialyň termal durnuklylygy we möhürlenmegi meselesine hem duçar bolýar. Mundan başga-da, katod tarapyndan öndürilýän gaz wodorod garyndysy bolup, ony has-da bölüp, arassalamak gerek, bu bolsa adaty suwuk suw elektrolizi bilen deňeşdirilende bahasyny ýokarlandyrýar. Stronsiý sirkonat ýaly proton geçiriji keramikalaryň ulanylmagy SOE-niň bahasyny azaldýar. Stronsiý sirkonat takmynan 700°C-de ajaýyp proton geçirijiligini görkezýär we katodyň ýokary arassa wodorod öndürmegine ýardam berýär, bu bolsa bug elektroliz enjamynyň işini ýönekeýleşdirýär.

Ýan we beýlekiler [6] kalsiý oksidi bilen durnuklaşdyrylan sirkon keramiki turbanyň goldaw gurluşynyň SOE hökmünde ulanylandygyny, daşky ýüzüniň anod hökmünde inçe (0,25 mm-den az) gözenekli lantan perowskit bilen örtülendigini we katod hökmünde Ni/Y2O3 durnukly kalsiý oksidi kermetiniň ulanylandygyny habar berdiler. 1000°C, 0,4A/sm2 we 39,3W giriş kuwwatynda enjamyň wodorod öndürmek kuwwaty 17,6NL/sag deňdir. SOE-niň kemçiligi, öýjükleriň arasyndaky baglanyşyklarda köp duş gelýän ýokary om ýitgilerinden ýüze çykýan artykmaç naprýaženiýe we bug diffuziýasynyň daşalmagynyň çäklendirmeleri sebäpli ýokary artykmaç naprýaženiýe konsentrasiýasydyr. Soňky ýyllarda tekiz elektrolitik öýjükler köp üns çekdi [7-8]. Turba öýjüklerinden tapawutlylykda, tekiz öýjükler önümçiligi has ykjam edýär we wodorod öndürmek netijeliligini ýokarlandyrýar [6]. Häzirki wagtda SOE-niň senagat ulanylyşyndaky esasy päsgelçilik elektrolitik öýjükleriň uzak möhletli durnuklylygydyr [8] we elektrodlaryň könelmegi we deaktiwleşdirilmegi bilen baglanyşykly meseleler ýüze çykyp biler.