Elettrolizzatori

Elettrolizzatori ed elettrolisi

L'importanza dell'elettrolisi

Uno dei metodi più importanti per ottenere H₂. Educato: (non contiene C_O, S) - in differenza con H₂ prodotto dai composti fossili.

Processo semplice: due elettrodi immersi con aiuto di corrente, H₂ e O₂ ottenuti. Non inquinante se viene usata energia rinnovabile da corrente. Sostenibile e adattabile.

Vantaggi economici

Basso costo: i 2/3 del costo per l'elettrolizzatore è minore alle 40,000 m, molto meno delle altre alternative. Materiali con alta sovratensione: Cr, Fe, Co, W, Pb, Zn, Sn, monete con basse perdite di elettricità. Metalli con basse caratteristiche: Pt, Pd.

Dettagli tecnici del processo

Elevato merito (non contiene C, S) - differenza con il prodotto dai carburanti fossili. Temperature pure abbastanza basse per eventuali processi integrati. Processo semplice: due elettrodi immersi in un elettrolita ed attaccati a un generatore di corrente - H₂ e O₂ ottenuti. Non inquinante: l'anidride prodotta (solo ossigeno) viene eliminata con la corrente.

Sostenibile: adattabile a diverse fonti di energia rinnovabile con la sola energia di partenza. Energia di esemplificazione minima. Alti percentuali di fine trasformazione. Oggi impossibile pensare di non ridurre l'emissione dei gas prodotti per elettrolisi, soprattutto se dopo si utilizza l'idrogeno come combustibile o gas naturale.

Potenza ed energia teorica

Potenza teorica: Q_t = V I t_e = U S = 2.3 (2 over 2 x 10³ x 96596 coulombs amp₁ - 1) = 2.59 kWh/m₃ H₂. In cortocircuito: Potenza teorica: U_op = 2 (2 over 1 x 000 x 96598 aH over 3600 x 1 col₃) = 4.58 kWh/m₃ H₂. Energia teorica: E = 86.4/1000 x 64.5/0.5. Se l'efficienza è ≥ 80%, significa che il calore viene utilizzato.

Sovratensioni e ambienti

Sovratensioni: (U_p-Ea-E_s+ I Σ i = U_p l_an + l_cal = i Σ i R_c). M_anc = Sovratensione anodo/catodo.

Ambienti: Ambiente acido, catodo, anodo, anodo. Ambiente alcalino, anodo, anodo. La reazione contraria è favorita anche chimicamente (anode/cathode), bisogna spingere la reazione con tensione e temperature.

Metalli e resistenza

Metalli con potenziali specifici: Cu, Ag, Co, U, F_e, Pb, Zn, Sn. Fe, Co, Cu, Au, Pb, W, W. Metalli con basse capacità specifiche: Pt, Pb. Metalli nobili: Cu, Ni, Co, F.

Formazione e decomposizione intermedie, atomo da sinistra idrogeno differenza di potenziale, anodo Sn F, Al Mn Cu, Pb, Zn Sn. Resistenza: R = Re + Rm + Rb + Rcohmica totale. Re — magione con la concentrazione di elettrolita, aggiunta di additivi elettrolitici liquidi. Rm — resistenza di membrana. Rc — resistenza di connessione/contatti. Rb — resistenza degli elettrodi.

Sistemi e strategie

Sisteme SOEC: sisteme gas — cedendo il calciomio modo di problema di elibile permette di aumentare efficienza e/o la diminuzione della corrente. Intensificazione termodinamica. Elettrochimica di alcoline elettroito 3OH^- (aq) KOH. Catodo — Nic con ossiinaanodo. Anodo — Nic con anodi di metallo. Totale: 2H₂O O₂ + 2H₂O₂ efficienza 80%.

Elettroliti

Elettroliti a membrana: elettroito — polimero conduttore di H⁺. Cato/anoda — polt o Ru, Pt H₂ depostale da Canodo: 2H₂O → O₂, 4H⁺, 4e^-. Totale 2H₂O + O₂ efficienza 5%.

Specifiche tecniche e problemi

SOEC — Selele elettrolitiche o sito delisla. H₂O catodo: anodo: totale H₂O ele e serie separata dalla mincola: ΔH (energeticamente vietata), ΔG (energia elettrica richiesta). ΔH → a più fattore con corrente (ΔG) e calore (TΔS) → Aumenta la temperatura, si può usare meno calore.

250°C e 1 atm: ΔG: -674 Kj/mol, UE: 1.21V. 800°C e 1 atm: ΔG: -366 Kj/mol, UE: 0.95V. Si potrebbero generare SOEC a varie temperature con da preere abbinare con unità peculiari.

Materiali e strategie

Materiali: YSZ - anodo. Se: anodo stabilizzato con zirconia. Ce ceria. La_0.6Sr_0.4Co_0.8Fe_0.2CO₂-Elettrolizzatore CO₂ e H₂.

Catodo | H₂O+2e^- → H₂+O^2- (O₂ + 2e^-) → (O^2- + e^-) anodo | O^2- → O₂+2e^-. Problema: i di contatto con C si ricopre con C monoxide ogni 2 ore. Si elimina chimicamente CO₂ a CO.

Strategie e soluzioni

Sostituzione di C con leghe di CuNi su una microvluite si dedica il materiale generando O₂ è indipendente. Mantapulibile CO → CO₂₂ Al cesare. Per perovskite S elimina le Caroni possono cedere O₂ di iscald rende meno poco impin entrata CO₂ e H₂O + O₂ lotop al because gli elementi carbonati parare e: trplamento di CO | (COil) diminuisce la vena di O₂ thz.

Termodinamica e coelettrolisi

Termodinamica simile alle SOEC, termicamente CO₂ → CO e H₂O ma ₂ più pericolosi₃. Elettrolizzatore: che funzione è condizioni CO₂ e H₂O imp difficile da produrre essente connique molti elettroni (6/8 e^-) reazione H₂O + CO ⇌ CO₂ + H₂.

A 800°C equilibrio di WGS - prodotta meno H₂O e CO, formazione di H₂ ed evita l'elettrolizzatore.

Efficienza e vantaggi

Efficienza: HHV - Higher Heating Value, calore che l'idrogeno ha generato bruciando. La cella rilascia calore per ogni passaggio, la reazione non è endotermica. Aperture la conducibilità termica aumenta l'efficienza.

SPCEC: Celle elettrolitiche a conduttori protonici solidi: H₂O → elettrodo al combustibile: H₂O → 1/2 O₂ + 2H⁺ + 2e^- → O₂ (anodo).

Vantaggi: L'idrogeno che si forma è puro: non umido. Coelettrolisi: CO₂ e H₂O. Temperatura anche 600°C. Usando Al materiale in partenza si ottiene più metano & syngas. Elcolato essere metano bene ceramici e zirconipiù stabili e lunga temperature, inoltre premettono di eliminare un'eterogeneità di carboni e zirconatie. Energia per il CO₂ separare da CO₂ al ambiente di partenza.