ఘన ఆక్సైడ్ ఇంధన కణాల సూత్రం, రకాలు మరియు లక్షణాలు (SOFC)

I.- SOFC యొక్క ప్రిన్సిపల్

ఘన ఆక్సైడ్ ఇంధన కణాలు (SOFC)ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యల ద్వారా హైడ్రోకార్బన్ ఇంధనాలలో రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తి మరియు ఉష్ణ శక్తిగా నేరుగా మారుస్తుంది. విస్తృత ఇంధన వనరులు, అధిక విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం, ​​అధిక వ్యర్థ ఉష్ణ నాణ్యత, నిశ్శబ్ద ఆపరేషన్, తక్కువ ఉద్గారాలు మరియు మాడ్యులర్ సంస్థాపన యొక్క ప్రయోజనాలు వాటికి ఉన్నాయి.

దిSOFC వ్యవస్థస్టాక్ మరియు పరిధీయ BOP సహాయక యూనిట్‌గా విభజించవచ్చు. స్టాక్ అనేది ఇంధన కణం యొక్క ప్రధాన భాగం మరియు ఇది రసాయన శక్తిని నేరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే పరికరం. స్టాక్ చుట్టూ ఉన్న పరిధీయ సహాయక యూనిట్లలో వాయు సరఫరా ప్రీహీటింగ్ యూనిట్, ఇంధన సరఫరా (సంస్కరణ) యూనిట్, టెయిల్ గ్యాస్ రికవరీ యూనిట్, ఎలక్ట్రికల్ మేనేజ్‌మెంట్ యూనిట్ మరియు కంట్రోల్ యూనిట్ ఉన్నాయి.

యొక్క పని సూత్రంSOFCఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రక్రియలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు సాధారణంగా 650 ~ 950 of యొక్క అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేస్తుంది. SOFC సాలిడ్ ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్ (సాధారణంగా జిర్కోనియం ఆక్సైడ్) ను ఎలక్ట్రోలైట్లుగా ఉపయోగిస్తుంది, ఇవి O²⁻ అయాన్లను బదిలీ చేయడమే కాకుండా గాలి మరియు ఇంధనాన్ని వేరు చేస్తాయి.

ఇంధనం (సాధారణంగా హైడ్రోకార్బన్‌ల నుండి సంస్కరించబడిన హైడ్రోజన్) యానోడ్ ద్వారా ఎలక్ట్రోలైట్ ఇంటర్‌ఫేస్‌కు వ్యాపించింది, అయితే గాలి కాథోడ్ ఉపరితలం ద్వారా ఆక్సిజన్‌ను గ్రహిస్తుంది మరియు కాథోడ్ యొక్క ఉత్ప్రేరక చర్య ద్వారా O²⁻ అయాన్లుగా మార్చబడుతుంది. ఎలక్ట్రోలైట్‌లోకి ప్రవేశించిన తరువాత, ఇది యానోడ్‌కు వ్యాపిస్తుంది మరియు ఇంధనంతో ప్రతిస్పందిస్తుంది. కోల్పోయిన ఎలక్ట్రాన్లు బాహ్య సర్క్యూట్ ద్వారా కాథోడ్‌కు తిరిగి వస్తాయి, తద్వారా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

SOFC స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

Ii. రకాలుSOFC

యూనిట్ భాగాల యొక్క వివిధ రూపకల్పన రూపాల ప్రకారం,SOFCప్రధానంగా రెండు నిర్మాణాలుగా విభజించబడింది: గొట్టపు మరియు ఫ్లాట్. గొట్టపు రూపకల్పన మంచి సీలింగ్ పనితీరును కలిగి ఉంది మరియు దీర్ఘకాలిక స్థిరమైన ఆపరేషన్ యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంది; చిన్న ప్రస్తుత మార్గం కారణంగా ఫ్లాట్ డిజైన్ అధిక శక్తి సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది.

1. టిబ్యులర్ స్ట్రక్చర్

గొట్టపు నిర్మాణంSOFCప్రారంభ మరియు మరింత పరిణతి చెందిన రూపం. దీని విద్యుత్ ఉత్పత్తి యూనిట్ ఒక ఎండ్ మూసివేయబడి, మరొక చివర తెరిచి ఉంటుంది, ఇది పోరస్ సపోర్ట్ ట్యూబ్, యానోడ్, ఎలక్ట్రోలైట్ మరియు కాథోడ్ ఫిల్మ్‌తో కూడి ఉంటుంది.

ఈ నిర్మాణ రూపకల్పనలో, ఇంధనం ట్యూబ్ కోర్ నుండి ఇన్పుట్ అవుతుంది మరియు ట్యూబ్ యొక్క బయటి గోడ ద్వారా గాలి సరఫరా చేయబడుతుంది. దీని బ్యాటరీ స్టాక్ పెద్ద స్థాయి స్వేచ్ఛను కలిగి ఉంది మరియు పగుళ్లు సులభం కాదు; పోరస్ సిరామిక్స్ మద్దతు శరీరంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు నిర్మాణం బలంగా ఉంది; ఇది మంచి సీలింగ్ పనితీరు మరియు దీర్ఘకాలిక ఆపరేషన్ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంది.

దీని బ్యాటరీ అసెంబ్లీ కూడా చాలా సులభం, మరియు బ్యాటరీ కణాలను సమాంతరంగా మరియు సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా అధిక-శక్తి బ్యాటరీ ప్యాక్‌లను కలపడం సులభం. ఏదేమైనా, ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య అంతరం పెద్దది, బ్యాటరీ గుండా ప్రస్తుత మార్గం యొక్క మార్గం పొడవుగా ఉంటుంది మరియు అంతర్గత నిరోధక నష్టం పెద్దది, కాబట్టి సంబంధిత శక్తి సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది.

గొట్టపు SOFC విద్యుత్ ఉత్పత్తి యూనిట్ మరియు సిస్టమ్ ఇంటిగ్రేషన్ రేఖాచిత్రం

2. ఫ్లాట్ ప్లేట్ నిర్మాణం

ఫ్లాట్ ప్లేట్ నిర్మాణం SOFC సాధారణ రేఖాగణిత ఆకారం మరియు తక్కువ తయారీ ఖర్చును కలిగి ఉంది. ఇది యానోడ్‌తో కూడిన ఒకే కణాన్ని కలిగి ఉంటుంది,ఎలక్ట్రోలైట్, మరియు కాథోడ్ ఫిల్మ్. రెండు వైపులా పొడవైన కమ్మీలతో ఉన్న కనెక్టర్ ప్రక్కనే ఉన్న కాథోడ్ మరియు యానోడ్‌ను కలుపుతుంది మరియు రెండు వాయువులను ఒకే సమయంలో వేరు చేయడానికి రెండు వైపులా గ్యాస్ చానెల్‌లను అందిస్తుంది.

దీని బ్యాటరీ అసెంబ్లీకి ఆక్సిజన్ మరియు ఇంధన వాయువును వేరుచేయడానికి అంచు వద్ద అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధక సీలింగ్ అవసరం, మరియు బైపోలార్ కనెక్ట్ చేసే ప్లేట్ పదార్థానికి అధిక అవసరాలు ఉన్నాయి, ఇది ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థంతో థర్మల్‌గా సరిపోలాలి మరియు మంచి అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు వాహకత కలిగి ఉండాలి.

ఫ్లాట్-ప్లేట్ SOFC విద్యుత్ ఉత్పత్తి యూనిట్ మరియు సిస్టమ్ ఇంటిగ్రేషన్ రేఖాచిత్రం

Iii. SOFC యొక్క లక్షణాలు

1. అధిక సామర్థ్యం

SOFC ఇంధన రసాయన శక్తిని ఎలక్ట్రోకెమికల్ మార్గాల ద్వారా మారుస్తుంది, సాంప్రదాయ దహన పని యొక్క శక్తి నష్టాన్ని నివారించడం, మరియు విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం 50%~ 60%వరకు ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు స్కేల్ ద్వారా పరిమితం కాదు, మరియు చిన్న-స్థాయి పంపిణీ చేయబడిన విద్యుత్ ఉత్పత్తి కూడా అధిక సామర్థ్యాన్ని కొనసాగించగలదు.

2. రిచ్ ఇంధన వనరులు

SOFC యొక్క అధిక ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత కారణంగా, సహజ వాయువు, బయోగ్యాస్, ఇథనాల్, మిథనాల్ మొదలైన వాటితో సహా పలు రకాల ఇంధనాలను ఉపయోగించవచ్చు మరియు ఇంధన వనరులు సరళమైనవి మరియు విభిన్నమైనవి.

3. నిశ్శబ్ద ఆపరేషన్

BOP సహాయక వ్యవస్థతో పాటు, SOFC విద్యుత్ ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో అధిక-శక్తి తిరిగే పరికరాలు లేవు, మరియు ఆపరేషన్ నిశ్శబ్దంగా ఉంది, ఇది జీవన మరియు పని ప్రదేశాలలో సంస్థాపనకు అనువైనది.

4. సాలిడ్ ఎలక్ట్రోలైట్ స్టాక్

ఘన ఆక్సైడ్ను ఎలక్ట్రోలైట్‌గా ఉపయోగించి, విలువైన లోహ ఉత్ప్రేరకం అవసరం లేదు, దీర్ఘ ఆపరేటింగ్ జీవితం, సాధారణ వ్యవస్థ నిర్మాణం మరియు తక్కువ పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తి ఖర్చు.

5. తక్కువ ఉద్గారాలు

ఎలక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్య సమయంలో దాదాపు కాలుష్య ఉద్గారాలు లేవు, మరియు అధిక విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం కారణంగా, అదే విద్యుత్ ఉత్పత్తికి తక్కువ ఇంధనం అవసరం, తద్వారా CO2 ఉద్గారాలను తగ్గిస్తుంది.

6. మాడ్యులర్ నిర్మాణం

SOFC మాడ్యులర్ డిజైన్‌ను అవలంబిస్తుంది, ఇది ఇన్‌స్టాల్ చేయడానికి అనువైనది, ఒక చిన్న ప్రాంతాన్ని ఆక్రమించింది, చిన్న నిర్మాణ వ్యవధిని కలిగి ఉంది మరియు ప్రోత్సహించడం మరియు వర్తింపజేయడం సులభం.