ຄວາມຄືບຫນ້າແລະການວິເຄາະເສດຖະກິດຂອງການຜະລິດ hydrogen ໂດຍ electrolysis ຂອງ oxides ແຂງ

ຄວາມຄືບຫນ້າແລະການວິເຄາະເສດຖະກິດຂອງການຜະລິດ hydrogen ໂດຍ electrolysis ຂອງ oxides ແຂງ

ເຄື່ອງ electrolyzer ອົກຊີແຂງ (SOE) ໃຊ້ໄອນ້ໍາທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ (600 ~ 900 ° C) ສໍາລັບ electrolysis, ເຊິ່ງມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກ່ວາ electrolyzer ເປັນດ່າງແລະ electrolyzer PEM.ໃນຊຸມປີ 1960, ສະຫະລັດແລະເຢຍລະມັນໄດ້ເລີ່ມດໍາເນີນການຄົ້ນຄ້ວາກ່ຽວກັບ vapor ນ້ໍາອຸນຫະພູມສູງ SOE.ຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງ SOE electrolyzer ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 4.ໄຮໂດຣເຈນທີ່ເອົາມາໃຊ້ຄືນແລະໄອນ້ໍາເຂົ້າໄປໃນລະບົບຕິກິຣິຍາຈາກ anode. ໄອນ້ໍາຖືກ electrolyzed ເປັນ hydrogen ຢູ່ cathode ໄດ້. O2 ທີ່ຜະລິດໂດຍ cathode ເຄື່ອນຜ່ານ electrolyte ແຂງໄປຫາ anode, ບ່ອນທີ່ມັນ recombines ເພື່ອສ້າງອົກຊີເຈນທີ່ແລະປ່ອຍເອເລັກໂຕຣນິກ.

ບໍ່ເຫມືອນກັບຈຸລັງ electrolytic membrane ທີ່ເປັນດ່າງແລະການແລກປ່ຽນ proton, electrode SOE reacts ກັບການຕິດຕໍ່ vapor ນ້ໍາແລະປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຂອງການຂະຫຍາຍພື້ນທີ່ການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງ electrode ແລະການຕິດຕໍ່ vapor ນ້ໍາ. ດັ່ງນັ້ນ, electrode SOE ໂດຍທົ່ວໄປມີໂຄງສ້າງ porous.ຈຸດປະສົງຂອງ electrolysis vapor ນ້ໍາແມ່ນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງພະລັງງານແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານຂອງ electrolysis ນ້ໍາຂອງແຫຼວທໍາມະດາ.ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານທັງຫມົດຂອງປະຕິກິລິຍາ decomposition ນ້ໍາເພີ່ມຂຶ້ນເລັກນ້ອຍກັບອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານໄຟຟ້າຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.ເມື່ອອຸນຫະພູມ electrolytic ເພີ່ມຂຶ້ນ, ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງພະລັງງານທີ່ຕ້ອງການແມ່ນສະຫນອງຄວາມຮ້ອນ.SOE ມີຄວາມສາມາດຜະລິດ hydrogen ໃນທີ່ປະທັບຂອງແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ. ເນື່ອງຈາກເຕົາປະຕິກອນນິວເຄລຍທີ່ມີອາຍແກັສທີ່ມີຄວາມຮ້ອນສູງສາມາດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໄດ້ເຖິງ 950 ອົງສາ C, ພະລັງງານນິວເຄລຍສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານຂອງ SOE.ໃນເວລາດຽວກັນ, ການຄົ້ນຄວ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພະລັງງານທົດແທນເຊັ່ນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນໃຕ້ດິນຍັງມີທ່າແຮງເປັນແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນຂອງອາຍນ້ໍາ electrolysis.ການເຮັດວຽກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນແຮງດັນຂອງຫມໍ້ໄຟແລະເພີ່ມອັດຕາການຕິກິຣິຍາ, ແຕ່ມັນຍັງປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸແລະການປະທັບຕາ.ນອກຈາກນັ້ນ, ອາຍແກັສທີ່ຜະລິດໂດຍ cathode ແມ່ນການປະສົມໄຮໂດເຈນ, ເຊິ່ງຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ແຍກອອກຕື່ມອີກແລະບໍລິສຸດ, ເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເມື່ອທຽບກັບ electrolysis ນ້ໍາຂອງແຫຼວທໍາມະດາ.ການນໍາໃຊ້ເຊລາມິກ proton-conducting, ເຊັ່ນ strontium zirconate, ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ SOE.Strontium zirconate ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້ proton ທີ່​ດີ​ເລີດ​ຢູ່​ທີ່​ປະ​ມານ 700 ° C​, ແລະ​ສະ​ຫນອງ​ໃຫ້ cathode ໃນ​ການ​ຜະ​ລິດ hydrogen ຄວາມ​ບໍ​ລິ​ສຸດ​ສູງ​, ເຮັດ​ໃຫ້​ອຸ​ປະ​ກອນ electrolysis ອາຍ​ງ່າຍ​.

Yan et al. [6] ລາຍງານວ່າທໍ່ zirconia ceramic stabilized ໂດຍ calcium oxide ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນ SOE ຂອງໂຄງສ້າງສະຫນັບສະຫນູນ, ດ້ານນອກໄດ້ຖືກເຄືອບດ້ວຍບາງ (ຫນ້ອຍກວ່າ 0.25mm) porous lanthanum perovskite ເປັນ anode, ແລະ Ni / Y2O3 ເຊມເຕີແຄຊຽມອອກໄຊທີ່ຫມັ້ນຄົງເປັນ cathode.ຢູ່ທີ່ 1000°C, 0.4A/cm2 ແລະ 39.3W ພະລັງງານ input, ກໍາລັງການຜະລິດ hydrogen ຂອງຫນ່ວຍງານແມ່ນ 17.6NL / h.ຂໍ້ເສຍຂອງ SOE ແມ່ນ overvoltage ທີ່ເປັນຜົນມາຈາກການສູນເສຍ ohm ສູງທີ່ພົບເລື້ອຍໃນການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຈຸລັງ, ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ overvoltage ສູງເນື່ອງຈາກຂໍ້ຈໍາກັດຂອງການຂົນສົ່ງ vapor diffusion.ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ຈຸລັງ electrolytic planar ໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຫຼາຍ [7-8].ກົງກັນຂ້າມກັບຈຸລັງ tubular, ຈຸລັງແປເຮັດໃຫ້ການຜະລິດມີຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດ hydrogen [6].ໃນປັດຈຸບັນ, ອຸປະສັກຕົ້ນຕໍໃນການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາຂອງ SOE ແມ່ນຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວຂອງເຊນ electrolytic [8], ແລະບັນຫາຂອງ electrode aging ແລະ deactivation ອາດຈະເກີດຂຶ້ນ.