قاتتىق ئوكسىدلارنى ئېلېكترولىزم قىلىش ئارقىلىق ۋودورود ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ئىلگىرىلىشى ۋە ئىقتىسادىي تەھلىلى

قاتتىق ئوكسىدلارنى ئېلېكترولىزم قىلىش ئارقىلىق ۋودورود ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ئىلگىرىلىشى ۋە ئىقتىسادىي تەھلىلى

قاتتىق ئوكسىدلىق ئېلېكتروليزاتور (SOE) ئېلېكتروليز ئۈچۈن يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق سۇ پارىنى (600 ~ 900°C) ئىشلىتىدۇ، بۇ ئىشقارلىق ئېلېكتروليزاتور ۋە PEM ئېلېكتروليزاتورغا قارىغاندا تېخىمۇ ئۈنۈملۈك. 1960-يىللاردا، ئامېرىكا ۋە گېرمانىيە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق سۇ پارى SOE ئۈستىدە تەتقىقات ئېلىپ بېرىشقا باشلىغان. SOE ئېلېكتروليزاتورنىڭ ئىشلەش پىرىنسىپى 4-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن. قايتا ئىشلەنگەن ھىدروگېن ۋە سۇ پارى ئانودتىن رېئاكسىيە سىستېمىسىغا كىرىدۇ. سۇ پارى كاتودتا ھىدروگېنغا ئېلېكتروليزلىنىدۇ. كاتود ئىشلەپچىقارغان O2 قاتتىق ئېلېكترولىت ئارقىلىق ئانودقا يۆتكىلىپ، ئۇ يەردە قايتا بىرىكىپ، ئوكسىگېن ھاسىل قىلىدۇ ۋە ئېلېكترون قويۇپ بېرىدۇ.

ئىشقارلىق ۋە پروتون ئالماشتۇرۇش پەردىسى ئېلېكترولىت ھۈجەيرىلىرىدىن پەرقلىق ھالدا، SOE ئېلېكترودى سۇ پارى بىلەن ئۇچرىشىش ئارقىلىق رېئاكسىيەگە كىرىدۇ ۋە ئېلېكترود بىلەن سۇ پارى بىلەن ئۇچرىشىش ئارىلىقىدىكى يۈزلىنىش رايونىنى ئەڭ چوڭ دەرىجىدە كېڭەيتىش مەسىلىسىگە دۇچ كېلىدۇ. شۇڭا، SOE ئېلېكترودى ئادەتتە تۆشۈكلۈك قۇرۇلمىغا ئىگە. سۇ پارى ئېلېكترولىتنىڭ مەقسىتى ئادەتتىكى سۇيۇق سۇ ئېلېكترولىتنىڭ ئېنېرگىيە كۈچلۈكلۈكىنى تۆۋەنلىتىش ۋە ئىشلىتىش تەننەرخىنى تۆۋەنلىتىش. ئەمەلىيەتتە، سۇ پارچىلىنىش رېئاكسىيەسىنىڭ ئومۇمىي ئېنېرگىيە ئېھتىياجى تېمپېراتۇرا ئاشقانسېرى ئازراق ئاشسىمۇ، ئېلېكتر ئېنېرگىيە ئېھتىياجى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەنلەيدۇ. ئېلېكترولىت تېمپېراتۇرىسى ئاشقانسېرى، ئېنېرگىيەنىڭ بىر قىسمى ئىسسىقلىق سۈپىتىدە تەمىنلىنىدۇ. SOE يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئىسسىقلىق مەنبەسى بار بولغاندا ھىدروگېن ئىشلەپچىقىرالايدۇ. يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق گاز بىلەن سوۋۇتۇلغان يادرو رېئاكتورلىرىنى 950 سېلسىيە گرادۇسقىچە قىزىتقىلى بولغاچقا، يادرو ئېنېرگىيەسىنى SOE ئۈچۈن ئېنېرگىيە مەنبەسى سۈپىتىدە ئىشلەتكىلى بولىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، تەتقىقاتلار شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، گېئوتېرمال ئېنېرگىيە قاتارلىق قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېنېرگىيە پار ئېلېكترولىتنىڭ ئىسسىقلىق مەنبەسى بولۇش ئىقتىدارىغا ئىگە. يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئىشلەش باتارېيە توك بېسىمىنى تۆۋەنلىتىپ، رېئاكسىيە سۈرئىتىنى ئاشۇرالايدۇ، ئەمما ئۇ يەنە ماتېرىيالنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقى ۋە پېچەتلەش مەسىلىسىگە دۇچ كېلىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، كاتود ئىشلەپچىقارغان گاز ھىدروگېن ئارىلاشمىسى بولۇپ، ئۇنى تېخىمۇ ئايرىپ تازىلاشقا توغرا كېلىدۇ، بۇ ئادەتتىكى سۇيۇق سۇ ئېلېكترولىزمىغا سېلىشتۇرغاندا تەننەرخىنى ئاشۇرىدۇ. سترونتسىي زىركونات قاتارلىق پروتون ئۆتكۈزگۈچ كېرامىكا ئىشلىتىش SOE نىڭ تەننەرخىنى تۆۋەنلىتىدۇ. سترونتسىي زىركونات تەخمىنەن 700 سېلسىيە گرادۇستا پروتون ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ناھايىتى ياخشى نامايان قىلىدۇ، ھەمدە كاتودنىڭ يۇقىرى ساپلىقتىكى ھىدروگېن ئىشلەپچىقىرىشىغا پايدىلىق بولۇپ، پار ئېلېكترولىزم ئۈسكۈنىسىنى ئاددىيلاشتۇرىدۇ.

يان قاتارلىقلار [6] كالتسىي ئوكسىد بىلەن مۇقىملاشتۇرۇلغان زىركونىيا كېرامىك تۇرۇبىسىنىڭ تىرەش قۇرۇلمىسىنىڭ SOE سۈپىتىدە ئىشلىتىلگەنلىكىنى، سىرتقى يۈزى نېپىز (0.25mm دىن تۆۋەن) تۆشۈكلۈك لانتان پېروۋىسكىت بىلەن ئانود سۈپىتىدە، Ni/Y2O3 مۇقىم كالتسىي ئوكسىد سېرمېتى بىلەن كاتود سۈپىتىدە قاپلانغانلىقىنى دوكلات قىلدى. 1000 سېلسىيە گرادۇس، 0.4A/cm2 ۋە 39.3W كىرىش قۇۋۋىتىدە، ئۈسكۈنىنىڭ ھىدروگېن ئىشلەپچىقىرىش ئىقتىدارى 17.6NL/h. SOE نىڭ كەمچىلىكى، ھۈجەيرىلەر ئارىسىدىكى ئۆزئارا باغلىنىشتا كۆپ ئۇچرايدىغان يۇقىرى ئوم يوقىتىشتىن كېلىپ چىققان توك بېسىمىنىڭ ئېشىپ كېتىشى ۋە پار تارقىلىش توشۇشىنىڭ چەكلىمىلىرى سەۋەبىدىن يۇقىرى توك بېسىمىنىڭ قويۇقلۇقى. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، تۈزلەڭلىك ئېلېكترولىت ھۈجەيرىلىرى كۆپچىلىكنىڭ دىققىتىنى تارتتى [7-8]. تۇرۇبا شەكىللىك ھۈجەيرىلەردىن پەرقلىق ھالدا، تۈزلەڭلىك ھۈجەيرىلەر ئىشلەپچىقىرىشنى تېخىمۇ زىچلاشتۇرىدۇ ۋە ھىدروگېن ئىشلەپچىقىرىش ئۈنۈمىنى ئۆستۈرىدۇ [6]. ھازىر، SOE نىڭ سانائەتتە قوللىنىلىشىدىكى ئاساسلىق توسالغۇ ئېلېكترولىت ھۈجەيرىنىڭ ئۇزۇن مۇددەتلىك مۇقىملىقى [8] بولۇپ، ئېلېكترودنىڭ قېرىشى ۋە ئاكتىپسىزلىنىشى مەسىلىلىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن.