Language
Country/Area
No result found
Секреты обратимых твердотельных оксидных аккумуляторов: как они заряжаются и разряжаются одновременно?
В связи с растущим мировым спросом на возобновляемые источники энергии и высокоэффективные технологии хранения энергии обратимые твердотельные оксидные батареи (rSOC) стали привлекательной областью исследований. Эта новая технология способна не только работать как твердотельный окислительный топливный элемент, но и может быть преобразована в твердотельный электролизер, что помогает повысить эффективность хранения и преобразования энергии. В этой статье мы более подробно рассмотрим структуру, принцип работы и потенциал rSOC для хранения энергии.
Обратимый твердотельный окислительный элемент представляет собой твердотельное электрохимическое устройство, которое может работать попеременно в режимах твердотельного окислительного топливного элемента и твердотельного электролизера.
Техническое описание
Структура и принцип работы аккумулятора
Система rSOC состоит из четырех основных компонентов: электролита, топливных и кислородных электродов, а также соединительных компонентов. Пористые слои этих электродов облегчают диффузию реагентов внутри них и катализируют электрохимические реакции. В традиционных технологиях, таких как SOFC и SOEC, каждый электрод выполняет одну функцию, но в обратимых твердотельных окислительных ячейках оба режима могут чередоваться в одном и том же устройстве. Это позволяет использовать более общие названия при описании электродов, такие как топливный электрод и кислородный электрод.
В режиме SOFC реакция окисления топлива происходит на топливном электроде, а в режиме SOEC — реакция восстановления ионов кислорода. На кислородном электроде реакция восстановления кислорода происходит в режиме SOFC, а реакция окисления — в режиме SOEC. Когда rSOC работает в режиме SOFC, ионы кислорода текут от кислородного электрода к топливному электроду, где происходят реакции окисления; в то время как в режиме SOEC реагенты восстанавливаются на аноде и производят ионы кислорода, которые снова текут к кислородному электроду.
Кривая поляризации
Распространенным инструментом оценки производительности rSOC является кривая поляризации. На этом графике показана зависимость между плотностью тока батареи и ее рабочим напряжением. Когда цепь rSOC не замкнута, рабочее напряжение называется напряжением разомкнутой цепи. При выделении или подаче определенного колебания или тока рабочее напряжение начнет отклоняться от напряжения разомкнутой цепи, на которое в основном влияют потери активации, омические потери и потери концентрации.
Химические реакцииВ режиме SOEC, если рабочее напряжение меньше термонейтрального напряжения, реакция эндотермическая; если оно больше термонейтрального напряжения, реакция экзотермическая.
В процессе работы rSOC реакция между водородом и водяным паром является обычной химической реакцией. В режиме SOFC водород реагирует с кислородом, образуя воду, тогда как в режиме SOEC вода снова разлагается на водород и кислород.
Кроме того, rSOC не ограничивается реакциями с водородом, но может также перерабатывать углеродсодержащие реагенты, такие как метан. Эти химические реакции можно проводить при высоких температурах с меньшим риском отравления катализатора, что обеспечивает более гибкие возможности преобразования энергии.
Аммиак является потенциальным носителем водорода, поскольку его высокая объемная плотность позволяет использовать его в качестве эффективного топлива.
Система rSOC и ее применение в хранении энергии
rSOC привлекает все большее внимание благодаря своим превосходным характеристикам, особенно при периодическом или сезонном хранении энергии. По сравнению с традиционными технологиями гидроаккумулирования и хранения энергии с помощью сжатого воздуха системы rSOC имеют значительные преимущества с точки зрения отсутствия географических ограничений и более высокой плотности хранения энергии.
В этом случае хранение водорода становится идеальным выбором. rSOC может выполнять двунаправленные операции по выработке электроэнергии и преобразованию водорода. Такая высокая эффективность не только снижает общую инвестиционную стоимость оборудования, но и повышает стабильность системы.
Эффективность схемы
При обсуждении rSOC очень важным показателем является эффективность контура, которая отражает эффективность процесса преобразования энергии от зарядки до разрядки. По мере улучшения характеристик аккумуляторов этот параметр станет важным фактором, определяющим конкурентоспособность rSOC на рынке. <р>
Эффективность контура rSOC можно использовать как важный показатель для оценки его эффективности в преобразовании энергии.
Поскольку спрос на технологии возобновляемой энергии продолжает расти, могут ли обратимые твердотельные оксидные батареи стать основным решением для хранения энергии в будущем?
