Tecnología de producción de hidrógeno de electricidad de agua de óxido sólido de óxido de alta temperatura

SOEC (célula de electrólisis de óxido sólido) es la abreviatura de la célula de electrólisis de óxido sólido de alta temperatura, que es un dispositivo de electrólisis que convierte la energía eléctrica y la energía térmica en energía química a alta temperatura. En comparación con la electrólisis de agua de temperatura normal, SOEC a alta temperaturaelectrólisis de aguapuede proporcionar una mayor eficiencia de conversión de energía.

Cambios en la demanda de energía de electrólisis de agua SOEC con fuente de temperatura: "Guía de ciencia y tecnología"

Como se muestra en la figura, a medida que la temperatura continúa aumentando, la energía total requerida paraelectrólisis de aguaAumenta ligeramente, pero la demanda de energía eléctrica y energía térmica ha cambiado significativamente. A altas temperaturas, la demanda de energía eléctrica para la electrólisis de agua SOEC disminuye gradualmente, y la demanda de energía térmica aumenta gradualmente. Esto significa que cuando el equipo de electrólisis de SOEC funciona a altas temperaturas, puede reducir efectivamente la demanda de electricidad de energía de alta calidad y mejorar la tasa de utilización del calor de los desechos energéticos de baja calidad. En el futuro, cuando la energía renovable o la energía nuclear avanzada tienen suficiente suministro, SOEC puede convertirse en una de las rutas técnicas para la producción de hidrógeno a gran escala.

Desde el principio técnico, la SOEC se puede dividir en conducción de iones de oxígeno SOEC y conducción de protones SOEC.

Principio de trabajo de SOEC que conduce a protones Fuente: Journal of Ceramics

SOEC que conduce a protones conduce protones en el electrolito. Cuando el equipo está funcionando, se suministra vapor de agua de alta temperatura desde el lado del ánodo. Las moléculas de agua participan en la reacción de oxidación en el ánodo y generan oxígeno y protones después de perder electrones. Después de que los protones llegan al cátodo a través del electrolito que conduce el protón, se produce una reacción de reducción, generando hidrógeno en el cátodo.

Fuente de SOEC de iones de oxígeno: Ciencias de la Ingeniería de China

La SOEC que conduce el oxígeno conduce iones de oxígeno en el electrolito. A diferencia de la SOEC que conduce el protón, la SOEC que conduce el oxígeno suministra el vapor de agua del cátodo (electrodo de hidrógeno). Las moléculas de agua generan hidrógeno después de ganar electrones e ionizar iones de oxígeno. Después de que los iones de oxígeno se realizan al ánodo a través del electrolito, se oxidan para formar oxígeno.

Debido a que la SOEC que conduce a protones tiene mayores requisitos técnicos, especialmente hay muchos obstáculos en la selección de materiales, el progreso del desarrollo actual se queda muy por detrás de la SOEC que conduce el oxígeno. En el mercado, los intentos de comercialización de SOEC se centran principalmente en la SOEC que conduce el oxígeno.

En la actualidad, el nivel general de industrialización de los equipos de electrólisis SOEC no es alto, y hay pocos productos comerciales lanzados, que todavía están en la etapa de investigación y desarrollo. En comparación con los productos nacionales, el número de productos lanzados en el extranjero es relativamente grande.