固體氧化物電解水制氫技術(shù)(SOEC)是一種在高溫條件下進(jìn)行水分解以產(chǎn)生氫氣的技術(shù)。SOEC電解槽以其低電解電壓和高法拉第效率而受到關(guān)注。這種技術(shù)要求在500至1000℃的高溫下運(yùn)行,相較于堿性和PEM電解槽,展現(xiàn)出更高的電化學(xué)性能和電解效率,目前仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。從技術(shù)原理上進(jìn)行分類,SOEC可分為氧離子傳導(dǎo)型SOEC和質(zhì)子傳導(dǎo)型SOEC。
圖:質(zhì)子傳導(dǎo)型SOEC工作原理
圖:氧離子傳導(dǎo)型SOEC 工作原理
氧離子傳導(dǎo)型SOEC,以固體氧化物為電解質(zhì),在陽極和陰極分別發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng),即
陽極:2O2ˉ=O2+ 4e-
陰極:2H2O+4e-=2H2+2O2ˉ
固體氧化物電解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,簡稱SOEC)是一種利用電能將水分解為氫氣和氧氣的高溫電解技術(shù)。SOEC的核心部件包括致密的電解質(zhì)和多孔電極,其中電解質(zhì)通常是氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(Yttria Stabilized Zirconia,簡稱YSZ)材料。在600至1000℃的高溫下,YSZ具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性和熱化學(xué)穩(wěn)定性,使其成為SOEC的首選電解質(zhì)材料。
圖:SOEC電解水系統(tǒng)構(gòu)成圖