Технолошки принципи на електролицер (SOEC) Технолошки принципи

Во областа на електролизирање на вода за производство на водород, во моментов има четири технички рути на мејнстрим, имено алкална (АЛК), мембрана за размена на протони (ПЕМ), мембрана за размена на анјон (АЕМ) и електролицер на цврст оксид (SOEC).

Меѓу нив, најголемата предност на технологијата за производство на водород во водород на водород со вода на ветеринар на ветеринар на вода е нејзината ниска потрошувачка на енергија. Во споредба со алкалните резервоари и ПЕМ, заштедува скоро 30% од електричната енергија. Исто така, тој е погоден за сценарија за примена на висока температура и високо-притисок.

SOEC може да работи реверзибилно, да постигне ефикасна циклична конверзија помеѓу електричната енергија и хемиската енергија и да обезбеди долгорочно и складирање на енергија со голем капацитет. Во работењето на режимот на горивните ќелии, електричната енергија се произведува со оксидирање на горивото. Во режимот SOEC, електричната енергија произведува H2, Syngas, итн. Развивање директно произведува специјализирани и комерцијални хемикалии, покрај зелениот H2. На пример, SOEC со висока температура може да се користи за производство на сингас преку ко-електролиза на H2O и O2. Потоа, сигналите можат да се претворат во различни хемикалии преку последователни каталитички реакции со различни односи H2: CO. SOEC е исто така во состојба да го распадне CO2 во CO и O2. Производството на амонијак на SOEC, кое го храни воздухот и пареата во електролизатори, е во фаза на развој и во моментов приносите се многу ниски. Сепак, амонијак може да се користи како гориво во режимот SOFC за морски апликации - ова е исто така во развој. Оваа разноврсност на работењето го прави SOEC супериорна во однос на другите начини на работа со електролиза.

Електрохемиски реакции во клетките на горивото на цврсти оксид (SOFC) и електролитичките клетки на цврст оксид (SOEC), кои се фундаментално инверзен колега на клетките на горивото на цврсти оксиди (SOFC).

Типична табела за проток на системот за производство на SOEC H2 е прикажана на сликата. Системот е дизајниран да произведува H2 со употреба на електрична енергија и вода. Главните компоненти на системот вклучуваат магацини со SOEC и единица за балансирање (BOP) во серија.

BOP вклучува пумпи за вода, разменувачи на топлина, генератори на пареа, итн. Водата се загрева во серија разменувачи на топлина за да се врати топлината од протокот на воздухот на излезот. Загреаната вода се воведува во генераторот на пареа за да се генерира пареа, а потоа влегува во електричниот грејач за да се загрее пареата.

За да се минимизираат барањата за моќност и да се зголеми ефикасноста на системот на SOEC, пареата се загрева во повеќе разменувачи на топлина преку излегување од H2 и кислородни потоци. Онаму каде што е достапна надворешна пареа, шемата прикажана на сликата може дополнително да се оптимизира.

Типичен раствор на водата за електролиза на Соек

Во електролизерот, пареата се распаѓа на катодата на температури од 650 ° C -1,000 ° C, формирајќи молекули на H2 и јони на кислород (реакција на намалување на водата). Јони на кислород мигрираат од катодата до анодата, ослободувајќи ги електроните до надворешното коло и стануваат кислород преку реакцијата на еволуцијата на кислородот. Висока температура топлина ја активира миграцијата на оксид јон и промовира електрохемиски реакции на двете електроди, подобрувајќи ја целокупната ефикасност.

Катодна реакција: На интерфејсот H2 електрода-електролит, пареата се распаѓа во јони H2 и кислород (равенка 1):

2 H2O + 4 E- → 2 H2 + 2 O2- (1)

Анодична реакција: јони на кислород минуваат низ керамичкиот електролит, се влеваат во интерфејсот на електролит-кислородна електрода и произведуваат кислород (равенка 2):

2 O2- → O2 + 4 E (2)

Кислородот потоа тече по анодата, додека H2, заедно со малку мешавина од пареа, тече по електро -електродата H2 од другата страна на електролитот. Низводно од електролизата, протокот на производи богат со H2 се лади по размената на топлина со влезниот тек и потоа се пренесува преку сепаратор за да се оддели H2 од кондензираниот проток на вода.

EEC електролизер

SOEC користи цврста јонска керамика како електролит и е способен да работи на значително повисоки температури. Потенцијалните предности вклучуваат висока електрична ефикасност, ниски трошоци за материјали и опција за производство на сигнали [јаглерод моноксид (CO) и H2] од водена пареа (H2O) и CO2 во режим на обратен режим или ко-електролиза на горивната ќелија.

Чест проблем во минатото беше дека високите работни температури може да доведат до сериозна деградација на материјалот. Но, ETE Energy го реши овој проблем и ја комерцијализираше оваа технологија со стабилизирање на постојните компоненти материјали, развивање нови материјали и намалување на работните температури на 500 ° C -700 ° C (од 650 ° C -1.000 ° C).

Производот SOEC на ветеринарната енергија работи многу ефикасно, особено кога користите топлина со отпад од висока температура. Електрохемиската конверзија на водата овозможува складирање на топлина и електрична енергија во форма на производство на H2. Зелениот H2 произведен од SOEC може дополнително да се преработи во синтетички природен гас, метанол, зелена амонијак, итн. И интегрирана со широк спектар на егзотермичка хемиска синтеза топлина, што ќе ја направи ефикасноста уште поголема. Топлинската интеграција исто така може да се користи во комбинација со извори на енергија, како што се нуклеарни реактори, електрани со јаглен, биомаса и согорувачи на домашен отпад.