Hoge temperatuur vaste oxide water elektrolyse waterstofproductietechnologie

SOEC (vaste oxide-elektrolysecel) is de afkorting van hoge-temperatuur vaste oxide-elektrolysecel, een elektrolyse-apparaat dat elektrische energie en thermische energie omzet in chemische energie bij hoge temperatuur. Vergeleken met de elektrolyse van de normale temperatuur water, SOEC hoge temperatuurWaterelektrolysekan een hogere energie -conversie -efficiëntie bieden.

Veranderingen in de energievraag naar SOEC -waterelektrolyse met temperatuurbron: "Wetenschap en technologiegids"

Zoals getoond in de figuur, naarmate de temperatuur blijft stijgen, is de totale energie die nodig is voorWaterelektrolyseneemt enigszins toe, maar de vraag naar elektrische energie en thermische energie is aanzienlijk veranderd. Bij hoge temperaturen neemt de vraag naar elektrische energie naar SOEC -waterelektrolyse geleidelijk af en neemt de vraag naar thermische energie geleidelijk toe. Dit betekent dat wanneer SOEC-elektrolyseapparatuur bij hoge temperaturen werkt, dit de vraag naar energie-elektriciteit van hoge kwaliteit effectief kan verminderen en de gebruikssnelheid van energieverwakkingswarmte van lage kwaliteit kan verbeteren. In de toekomst, wanneer hernieuwbare energie of geavanceerde kernenergie voldoende voorraad is, kan SOEC een van de technische routes worden voor grootschalige waterstofproductie.

Uit het technische principe kan SOEC worden onderverdeeld in zuurstofiongeleiding SOEC en protongeleiding SOEC.

Proton-geleiding van SOEC Working Principle Bron: Journal of Ceramics

Proton-geleidende SOEC voert protonen uit in de elektrolyt. Wanneer de apparatuur draait, wordt waterdamp op hoge temperatuur geleverd aan de anodezijde. Watermoleculen nemen deel aan de oxidatiereactie bij de anode en genereren zuurstof en protonen na het verliezen van elektronen. Nadat de protonen de kathode door de proton-geleidende elektrolyt hebben bereikt, treedt een reductiereactie op, waardoor waterstof bij de kathode wordt gegenereerd.

Oxygen-ion-geleidings-SOEC-bron: China Engineering Science

Zuurstof-ion-geleidende SOEC leidt zuurstofionen in de elektrolyt. In tegenstelling tot proton-geleiding van SOEC, levert zuurstof-ion-geleidende SOEC-waterdamp uit de kathode (waterstofelektrode). Watermoleculen genereren waterstof na het verkrijgen van elektronen en ioniseren zuurstofionen. Nadat zuurstofionen door de elektrolyt naar de anode zijn uitgevoerd, worden ze geoxideerd om zuurstof te vormen.

Omdat proton-geleidende SOEC hogere technische vereisten heeft, met name er zijn veel obstakels bij de selectie van materiaal, blijft de huidige ontwikkeling van de ontwikkeling ver achter bij zuurstof-ion-geleidings-SOEC. In de markt zijn commercialiseringspogingen van SOEC voornamelijk gericht op zuurstof-ion-geleidende SOEC.

Momenteel is het algemene industrialisatieniveau van SOEC -elektrolyseapparatuur niet hoog en er zijn weinig commerciële producten gelanceerd, die nog steeds in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase zijn. In vergelijking met binnenlandse producten is het aantal in het buitenland gelanceerde producten relatief groot.