Prinsipyo, Mga Uri at Katangian ng Solid Oxide Fuel Cells (SOFC)

I.principle ng sofc

Solid Oxide Fuel Cells (SOFC)ay isang advanced na teknolohiya ng enerhiya na direktang nagko -convert ng enerhiya ng kemikal sa hydrocarbon fuels sa elektrikal na enerhiya at thermal energy sa pamamagitan ng mga reaksyon ng electrochemical. Mayroon silang mga pakinabang ng malawak na mapagkukunan ng gasolina, kahusayan ng mataas na lakas ng henerasyon, mataas na kalidad ng init ng basura, tahimik na operasyon, mababang paglabas, at pag -install ng modular.

AngSofc Systemmaaaring nahahati sa isang stack at isang peripheral bop auxiliary unit. Ang stack ay ang core ng fuel cell at isang aparato na direktang nagko -convert ng enerhiya ng kemikal sa elektrikal na enerhiya. Ang peripheral auxiliary unit na nakapaligid sa stack ay may kasamang air supply preheating unit, fuel supply (reporma) unit, yunit ng pagbawi ng gas, yunit ng pamamahala ng kuryente, at yunit ng control.

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ngSofcay batay sa mga proseso ng electrochemical at karaniwang nagpapatakbo sa mataas na temperatura ng 650 ~ 950 ℃. Ang SOFC ay gumagamit ng solidong oxide ceramics (karaniwang zirconium oxide) bilang mga electrolyte, na hindi lamang naglilipat ng mga ion ng O²⁻ kundi pati na rin ang hiwalay na hangin at gasolina.

Ang gasolina (karaniwang hydrogen na binago mula sa hydrocarbons) ay nagkakalat sa pamamagitan ng anode sa interface ng electrolyte, habang ang hangin ay sumisipsip ng oxygen sa pamamagitan ng ibabaw ng katod at na -convert sa mga ions ng o²⁻ sa pamamagitan ng catalytic na pagkilos ng katod mismo. Matapos ipasok ang electrolyte, nagkakalat ito sa anode at gumanti sa gasolina. Ang nawala na mga electron ay bumalik sa katod sa pamamagitan ng panlabas na circuit, sa gayon ay bumubuo ng koryente.

Sofc Schematic Diagram

Ii. Uri ngSofc

Ayon sa iba't ibang mga form ng disenyo ng mga sangkap ng yunit,Sofcay pangunahing nahahati sa dalawang istruktura: tubular at flat. Ang disenyo ng tubular ay may mahusay na pagganap ng sealing at may mga katangian ng pangmatagalang operasyon na matatag; Ang patag na disenyo ay may mataas na density ng kuryente dahil sa maikling kasalukuyang landas.

1.Tubular na istraktura

Ang tubular na istrakturaSofcay ang pinakauna at mas may sapat na gulang na form. Ang yunit ng henerasyon ng kuryente nito ay binubuo ng isang tubo na may isang dulo na sarado at ang iba pang dulo bukas, na kung saan ay binubuo ng isang porous na tubo ng suporta, anode, electrolyte at cathode film mula sa loob hanggang sa labas.

Sa disenyo na ito ng istruktura, ang gasolina ay input mula sa tubo ng tubo at ang hangin ay ibinibigay sa pamamagitan ng panlabas na dingding ng tubo. Ang stack ng baterya nito ay may malaking antas ng kalayaan at hindi madaling mag -crack; Ang mga butas na keramika ay ginagamit bilang katawan ng suporta, at ang istraktura ay malakas; Ito ay may mahusay na pagganap ng sealing at pangmatagalang katatagan ng operasyon.

Ang pagpupulong ng baterya nito ay medyo simple din, at madaling pagsamahin ang mga pack ng baterya ng high-power sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga cell ng baterya nang magkatulad at sa serye. Gayunpaman, ang puwang sa pagitan ng mga electrodes ay malaki, ang landas ng kasalukuyang pagdaan sa baterya ay mahaba, at ang panloob na pagkawala ng paglaban ay malaki, kaya ang kaukulang density ng kuryente ay mababa.

Tubular SOFC Power Generation Unit at System Integration Diagram

2. Flat plate na istraktura

Ang flat plate na istraktura ng SOFC ay may isang simpleng geometric na hugis at mababang gastos sa pagmamanupaktura. Binubuo ito ng isang solong cell na binubuo ng anode,Electrolyte, at cathode film. Ang konektor na may mga grooves sa magkabilang panig ay nag -uugnay sa katabing katod at anode, at nagbibigay ng mga channel ng gas sa magkabilang panig upang paghiwalayin ang dalawang gas nang sabay.

Ang pagpupulong ng baterya nito ay nangangailangan ng mataas na temperatura na lumalaban sa sealing sa gilid upang ibukod ang oxygen at gasolina ng gasolina, at may mataas na mga kinakailangan para sa bipolar na pagkonekta ng materyal na plate, na kailangang thermally na naitugma sa materyal na elektrod at may mahusay na paglaban sa high-temperatura na oxidation at conductivity.

Flat-plate SOFC Power Generation Unit at System Integration Diagram

III. Mga katangian ng Sofc

1. Mataas na kahusayan

Ang SOFC ay nagko-convert ng enerhiya ng kemikal ng gasolina sa pamamagitan ng electrochemical na paraan, pag-iwas sa pagkawala ng enerhiya ng tradisyonal na pagkasunog ng trabaho, at ang kahusayan ng henerasyon ng kuryente ay kasing taas ng 50%~ 60%, at hindi limitado sa pamamagitan ng sukat, at ang maliit na scale na ipinamamahagi na henerasyon ay maaari ring mapanatili ang mataas na kahusayan.

2. Mga mapagkukunan ng Rich Fuel

Dahil sa mataas na temperatura ng operating ng SOFC, maaaring magamit ang iba't ibang mga gasolina, kabilang ang natural gas, biogas, ethanol, methanol, atbp, at ang mga mapagkukunan ng gasolina ay nababaluktot at magkakaibang.

3. Tahimik na operasyon

Bilang karagdagan sa sistemang pandiwang pantulong ng BOP, walang mataas na kapangyarihan na umiikot na kagamitan sa proseso ng henerasyon ng kapangyarihan ng SOFC, at tahimik ang operasyon, na angkop para sa pag-install sa mga lugar ng pamumuhay at nagtatrabaho.

4. Solid electrolyte stack

Gamit ang solidong oxide bilang electrolyte, walang mahalagang katalista ng metal na kinakailangan, mahabang pagpapatakbo ng buhay, simpleng istraktura ng system, at mababang gastos sa produksyon.

5. Mababang paglabas

Halos walang paglabas ng pollutant sa panahon ng reaksyon ng electrochemical, at dahil sa kahusayan ng henerasyon ng mataas na kuryente, mas kaunting gasolina ang kinakailangan para sa parehong henerasyon ng kuryente, sa gayon binabawasan ang mga paglabas ng CO2.

6. Modular na istraktura

Ang SOFC ay nagpatibay ng modular na disenyo, na kung saan ay nababaluktot upang mai -install, sumasakop sa isang maliit na lugar, ay may isang maikling panahon ng konstruksyon, at madaling itaguyod at mag -aplay.