Каты оксидларны электролизлау юлы белән водород җитештерүнең алгарышы һәм икътисади анализы
Каты оксид электролизеры (КОЭ) электролиз өчен югары температуралы су парын (600 ~ 900°C) куллана, бу селте электролизерына һәм ПЭМ электролизерына караганда нәтиҗәлерәк. 1960 елларда АКШ һәм Германия югары температуралы су пары КОЭ буенча тикшеренүләр үткәрә башладылар. КОЭ электролизерының эш принцибы 4 нче рәсемдә күрсәтелгән. Рецептланган водород һәм су пары анодтан реакция системасына керә. Су пары катодта водородка электролизлана. Катод тарафыннан җитештерелгән O2 каты электролит аша анодка күчә, анда ул кислород барлыкка китереп, электроннар бүлеп чыгара.
Селте һәм протон алмашу мембранасы электролитик күзәнәкләреннән аермалы буларак, SOE электроды су пары белән бәйләнештә реакциягә керә һәм электрод белән су пары контакты арасындагы чик мәйданын максимальләштерү бурычы белән очраша. Шуңа күрә SOE электроды, гадәттә, күзәнәкле структурага ия. Су пары электролизының максаты - энергия интенсивлыгын киметү һәм гадәти сыек су электролизының эксплуатация чыгымнарын киметү. Чынлыкта, су таркалу реакциясенең гомуми энергиягә ихтыяҗы температура арткан саен бераз артса да, электр энергиясенә ихтыяҗ сизелерлек кими. Электролит температурасы арткан саен, кирәкле энергиянең бер өлеше җылылык рәвешендә бирелә. SOE югары температуралы җылылык чыганагы булганда водород җитештерә ала. Югары температуралы газ белән суытыла торган атом реакторларын 950°C кадәр җылытырга мөмкин булганлыктан, атом энергиясен SOE өчен энергия чыганагы буларак кулланырга мөмкин. Шул ук вакытта, тикшеренүләр күрсәткәнчә, геотермаль энергия кебек яңартыла торган энергиянең дә пар электролизының җылылык чыганагы буларак потенциалы бар. Югары температурада эшләү батарея көчәнешен киметергә һәм реакция тизлеген арттырырга мөмкин, ләкин ул шулай ук материалның термик тотрыклылыгы һәм герметизациясе проблемасы белән очраша. Моннан тыш, катод тарафыннан җитештерелгән газ - водород катнашмасы, аны өстәмә аерырга һәм чистартырга кирәк, бу гадәти сыек су электролизы белән чагыштырганда бәясен арттыра. Протон үткәрүче керамика, мәсәлән, стронций цирконаты куллану SOE бәясен киметә. Стронций цирконаты якынча 700°C температурада бик яхшы протон үткәрүчәнлеге күрсәтә һәм катодның югары сафлыклы водород җитештерүенә ярдәм итә, бу пар электролизы җайланмасын гадиләштерә.
Ян һ.б. [6] кальций оксиды белән тотрыклыландырылган цирконий керамик трубкасы терәк структурасының SOE буларак кулланылуын, тышкы өслеге анод буларак юка (0,25 мм дан кимрәк) мәсамәле лантан перовскиты белән, ә катод буларак Ni/Y2O3 тотрыклы кальций оксиды керметы белән капланганын хәбәр иттеләр. 1000°C температурада, 0,4A/см2 һәм 39,3 Вт керү куәтендә җайланманың водород җитештерү куәте 17,6NL/сәг тәшкил итә. SOE-ның кимчелеге - элементлар арасындагы тоташуларда еш очрый торган югары ом югалтулары нәтиҗәсендә барлыкка килгән артык көчәнеш һәм пар диффузиясе транспортының чикләүләре аркасында югары артык көчәнеш концентрациясе. Соңгы елларда яссы электролитик элементлар зур игътибар җәлеп итте [7-8]. Торбасыман элементлардан аермалы буларак, яссы элементлар җитештерүне компактрак итә һәм водород җитештерү нәтиҗәлелеген яхшырта [6]. Хәзерге вакытта SOE-ны сәнәгатьтә кулланудагы төп киртә - электролитик элементның озак вакытлы тотрыклылыгы [8], һәм электродларның картаюы һәм деактивациясе проблемалары килеп чыгарга мөмкин.
Бастырылган вакыты: 2023 елның 6 феврале