Ċelloli tal-Fjuwil ta 'Ossidu Solidu (SOFCs) joperaw f'temperaturi ogħla miċ-ċelloli tal-fjuwil tal-karbonat imdewweb, b'temperatura ta' ħidma li tvarja minn 800 sa 1000 grad. F'dan it-tip ta 'ċellula tal-karburant, il-forza elettromottiva toriġina minn pressjonijiet parzjali ta' ossiġnu differenti fuq iż-żewġ naħat taċ-ċellula. Iċ-ċellula individwali tikkonsisti f'żewġ elettrodi (l-elettrodu tal-fjuwil bħala l-elettrodu negattiv u l-elettrodu ossidant bħala l-elettrodu pożittiv) u elettrolit. Il-funzjonijiet ewlenin tal-anodu u l-katodu huma li jmexxu l-elettroni u jipprovdu mogħdijiet ta 'diffużjoni għal gassijiet ta' reazzjoni u gassijiet tal-prodott.
L-elettrolit solidu jifred il-gassijiet fuq iż-żewġ naħat. Minħabba l-pressjonijiet parzjali ta 'l-ossiġnu differenti fuq iż-żewġ naħat, jiġi ġġenerat gradjent potenzjali kimiku ta' ossiġnu. Taħt l-influwenza ta 'dan il-gradjent tal-potenzjal kimiku, joni tal-ossiġnu li kisbu elettroni fil-katodu jimxu lejn l-anodu permezz tal-elettrolit solidu. Fl-anodu, l-elettroni huma rilaxxati, u joħolqu potenzjal ta 'vultaġġ bejn iż-żewġ poli.
Ċelloli tal-Fjuwil ta 'Ossidu Solidu (SOFCs) huma touted bħala t-tielet ġenerazzjoni ta' ċelloli tal-fjuwil, b'ossidu tal-metall solidu, mhux poruż bħala l-elettrolit, li permezz tiegħu l-joni ta 'l-ossiġnu jittrasportaw fi ħdan il-kristall biex jittrasportaw joni. It-teknoloġija issa laħqet stadju matur. Madankollu, minħabba n-numru limitat ta 'materjali li kapaċi joperaw f'temperaturi għoljin u l-ispiża għolja tagħhom, hemm bidla lejn l-iżvilupp ta' ċelloli tal-fjuwil b'temperatura intermedja.
Prinċipju
Meta Ċelloli tal-Fjuwil ta' Ossidu Solidu (SOFCs) joperaw b'gass reformat (taħlita ta' idroġenu u CO) bħala l-fjuwil, ir-reazzjoni li ġejja sseħħ fiċ-ċellula tal-fjuwil:
Fil-katodu, il-molekuli tal-ossiġnu jiksbu elettroni u jitnaqqsu għal joni tal-ossiġnu, jiġifieri,
O2+4e−→2O2−
Taħt l-influwenza tad-differenza potenzjali u l-forza li tmexxi l-konċentrazzjoni fuq iż-żewġ naħat tal-membrana tal-elettroliti, joni tal-ossiġnu, permezz tal-vakanzi tal-ossiġnu fil-membrana tal-elettroliti, jgħaddu minn transizzjoni diretta lejn in-naħa tal-anodu u jidħlu f'reazzjonijiet ta 'ossidazzjoni mal-karburant, jiġifieri,
H2+O2-→H2O+2e-
CO+O2-→CO2+2e-
Reazzjoni Ġenerali:
H2+CO+O2→CO2+H2O
kompożizzjoni
Biex twettaq bla xkiel il-funzjoni tal-konverżjoni tal-enerġija elettrika, munzell SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) għandu jinkludi l-komponenti li ġejjin:
(1) Apparat ta 'konverżjoni elettrokimiku li jikkonsisti f'elettrolit solidu u kemm katodu kif ukoll anodu. Fost il-materjali tal-elettroliti, iż-żirkonja stabbilizzata bl-yttria hija l-aktar żviluppata b'mod matur.
(2) Riformatur tal-fjuwil. Dan l-apparat jinkludi katalizzatur, trasportatur, u kontenitur. Jikkonverti l-fjuwil f'molekuli gassużi żgħar, bħall-metanu, u jitqiegħed fit-tarf ta 'quddiem tal-munzell taċ-ċelloli biex jiskambja s-sħana ġġenerata waqt it-tħaddim taċ-ċelloli tal-fjuwil.
(3) Il-kanali tat-trasport tal-gass u tal-fjuwil (jew distributuri tal-gass). Il-metalli huma komunement użati bħala materjali tal-kondjuwit biex jiżguraw l-aħjar diffużjoni u trasport tar-reaġenti.
(4) Kolletturi kurrenti, magħrufa wkoll bħala pniezel elettriċi, tipikament magħmula minn metalli jew materjali b'konduttività elettronika tajba, huma essenzjali għal konduzzjoni effiċjenti.
(5) Sensers. Diversi sensuri disponibbli kummerċjalment jistgħu jintużaw biex jimmonitorjaw it-temperatura, il-kurrent, it-tipi komposti, u l-vultaġġ tal-ħruġ taċ-ċellula.
(6) Apparati ta 'kontroll termali, bħal saffi iżolanti, apparat li jkessaħ, skambjaturi tas-sħana, u sistemi ta' ventilazzjoni.
(7) Djar tal-metall jew taċ-ċeramika tal-ħġieġ. Materjali li jistgħu jintużaw f'temperatura tal-kamra, bħall-istainless steel 304, huma impjegati. Materjali reżistenti għat-temperatura għolja huma meħtieġa għal kuntatt intern mas-SOFC, li jagħmlu ligi tal-metall kummerċjali favorevoli għat-tnaqqis tal-ispejjeż tal-manifattura.
Karatteristiċi
Iċ-Ċelloli tal-Fjuwil ta' Ossidu Solidu (SOFCs) huma tip ideali ta' ċellula tal-fjuwil, li mhux biss għandhom l-effiċjenza għolja u l-vantaġġi li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent ta' ċelloli tal-fjuwil oħra iżda wkoll għandhom il-karatteristiċi prominenti li ġejjin:
(1) SOFCs għandhom struttura kompletament solida, li jeliminaw il-kwistjonijiet ta 'korrużjoni u problemi ta' telf ta 'elettroliti assoċjati mal-użu ta' elettroliti likwidi, li joffru l-potenzjal għal tħaddim fit-tul.
(2) Joperaw f'temperaturi bejn 800 u 1000 grad, is-SOFCs mhux biss jeliminaw il-ħtieġa għal katalisti tal-metall prezzjuż iżda wkoll jistgħu jużaw direttament gass naturali, syngas u idrokarburi bħala fjuwil, u jissimplifikaw is-sistema taċ-ċelluli tal-fjuwil.
(3) Is-SOFCs jirrilaxxaw sħana mormija f'temperatura għolja, li tista 'tiġi utilizzata f'ċikli kkombinati ma' turbini tal-gass jew turbini tal-fwar, li jtejbu b'mod sinifikanti l-effiċjenza ġenerali tal-ġenerazzjoni tal-enerġija.
