Selil gaz oksid solid (SOFC) opere nan tanperati ki pi wo pase selil gaz kabonat fonn, ak yon tanperati k ap travay ki sòti nan 800 a 1000 degre. Nan kalite selil gaz sa a, fòs elektwomobil la soti nan diferan presyon pasyèl oksijèn sou tou de bò selil la. Selil endividyèl la konsiste de de elektwòd (elektwòd gaz la kòm elektwòd negatif ak elektwòd oksidan an kòm elektwòd pozitif) ak yon elektwolit. Fonksyon prensipal anod ak katod yo se fè elektwon epi bay chemen difizyon pou gaz reyaksyon ak gaz pwodwi yo.
Elektwolit solid la separe gaz yo sou tou de bò yo. Akòz diferan presyon pasyèl oksijèn yo sou tou de bò yo, yo pwodui yon gradyan potansyèl chimik nan oksijèn. Anba enfliyans sa a gradyan potansyèl chimik, iyon oksijèn ki te genyen elektwon nan katod la deplase nan direksyon anod la atravè elektwolit solid la. Nan anod la, elektwon yo lage, kreye yon potansyèl vòltaj ant de poto yo.
Selil gaz oksid solid (SOFC) yo prezante kòm twazyèm jenerasyon selil gaz, ak yon oksid metal solid, ki pa pore kòm elektwolit la, atravè ki iyon oksijèn navèt nan kristal la pou transpòte iyon. Teknoloji a kounye a rive nan yon etap ki gen matirite. Sepandan, akòz kantite limite materyèl ki kapab opere nan tanperati ki wo ak pri segondè yo, gen yon chanjman nan direksyon devlopman nan selil gaz tanperati entèmedyè.
Prensip
Lè selil gaz oksid solid (SOFC) opere ak gaz refòme (yon melanj idwojèn ak CO) kòm gaz, reyaksyon sa a rive nan selil gaz la:
Nan katod la, molekil oksijèn pran elektwon epi yo redwi a iyon oksijèn, sa vle di,
O2+4e−→2O2−
Anba enfliyans diferans potansyèl la ak fòs kondwi konsantrasyon sou tou de bò manbràn elektwolit la, iyon oksijèn, atravè pòs oksijèn ki vid nan manbràn elektwolit la, sibi tranzisyon dirèk nan bò anod la epi angaje yo nan reyaksyon oksidasyon ak gaz la, sa vle di,
H2+O2-→H2O+2e-
CO+O2-→CO2+2e-
Reyaksyon jeneral:
H2+CO+O2→CO2+H2O
konpozisyon
Pou byen ranpli fonksyon konvèti enèji elektrik, yon pil SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) ta dwe gen ladan eleman sa yo:
(1) Yon aparèy konvèsyon elektwochimik ki fòme ak yon elektwolit solid ak tou de katod ak anod. Pami materyèl elektwolit, zirkonya ki estabilize ittria se pi devlope nan matirite.
(2) Yon refòmatè gaz. Aparèy sa a gen ladan yon katalis, yon konpayi asirans, ak yon veso. Li konvèti gaz la nan ti molekil gaz, tankou metàn, epi li pozisyone nan fen devan pil selil la pou echanje chalè ki pwodui pandan operasyon selil gaz.
(3) Chanèl transpò gaz ak gaz (oswa distribitè gaz). Metal yo souvan itilize kòm materyèl konduit pou asire pi bon difizyon ak transpò reyaktif.
(4) Pèseptè aktyèl yo, ke yo rele tou bwòs elektrik, anjeneral ki fèt ak metal oswa materyèl ki gen bon konduktiviti elektwonik, yo esansyèl pou kondiksyon efikas.
(5) Detèktè. Yo ka itilize divès kalite detèktè komèsyal ki disponib pou kontwole tanperati a, aktyèl, kalite konpoze, ak vòltaj pwodiksyon selil la.
(6) Aparèy kontwòl tèmik, tankou kouch izolasyon, glasyè, echanjeur chalè, ak sistèm vantilasyon.
(7) Lojman metal oswa vè-seramik. Materyèl ki ka itilize nan tanperati chanm, tankou asye pur 304, yo anplwaye. Materyèl ki reziste segondè-tanperati yo mande pou kontak entèn ak SOFC a, ki fè alyaj metal komèsyal favorab pou diminye depans fabrikasyon yo.
Karakteristik
Selil gaz oksid solid (SOFCs) se yon kalite selil gaz ideyal, non sèlman ki gen gwo efikasite ak avantaj zanmitay anviwònman an nan lòt selil gaz, men tou ki gen karakteristik enpòtan sa yo:
(1) SOFC yo gen yon estrikti konplètman solid, elimine pwoblèm korozyon yo ak pwoblèm pèt elektwolit ki asosye ak itilizasyon elektwolit likid, ki ofri potansyèl pou operasyon alontèm.
(2) Opere nan tanperati ant 800 ak 1000 degre, SOFC yo pa sèlman elimine nesesite pou katalis metal presye, men tou ka dirèkteman itilize gaz natirèl, syngas, ak idrokarbur kòm gaz, senplifye sistèm selil gaz la.
(3) SOFC yo degaje chalè dechè tanperati ki wo, ki ka itilize nan sik konbine avèk turbin gaz oswa turbin vapè, sa ki amelyore efikasite jeneral jenerasyon pouvwa.
