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सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFC)

1940
  • Emil Baur
  • H. Preis
औद्योगिक ऊर्जा प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग में सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल प्रणाली।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

एक ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल एसओएफसी (SOFC) में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक ठोस, गैर-छिद्रपूर्ण सिरेमिक, आमतौर पर यट्रिया-स्थिर ज़िरकोनिया (YSZ) का उपयोग किया जाता है। एसओएफसी बहुत उच्च तापमान पर काम करते हैं, जो 500 से 1,000 डिग्री सेल्सियस तक होता है। यह उच्च तापमान ईंधन में लचीलापन प्रदान करता है, जिससे प्राकृतिक गैस जैसे हाइड्रोकार्बन का सीधा उपयोग संभव हो पाता है, और महंगे प्लैटिनम-समूह धातु उत्प्रेरकों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

In an SOFC, the charge carrier through the electrolyte is the oxide ion ([latex]O^{2-}[/latex]). At the cathode, oxygen molecules from the air are reduced by incoming electrons from the external circuit to form oxide ions: [latex]O_2 + 4e^- \rightarrow 2O^{2-}[/latex]. These oxide ions are then transported through the dense ceramic electrolyte to the anode. At the anode, the oxide ions oxidize the fuel. For hydrogen fuel, the reaction is [latex]H_2 + O^{2-} \rightarrow H_2O + 2e^-[/latex]. The released electrons travel through the external circuit to the cathode, completing the circuit and generating electricity.

उच्च परिचालन तापमान एक लाभ और एक चुनौती दोनों है। यह कीमती धातु उत्प्रेरकों के बिना तीव्र प्रतिक्रिया गतिकी को सुगम बनाता है और एनोड पर सीधे हाइड्रोकार्बन ईंधन के आंतरिक सुधार की अनुमति देता है, जिससे सिस्टम डिज़ाइन सरल हो जाता है। उच्च गुणवत्ता वाली निकास ऊष्मा को सह-उत्पादन (सीएचपी) के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिससे समग्र सिस्टम दक्षता 80% से अधिक हो जाती है। हालांकि, उच्च तापमान सामग्री विज्ञान से संबंधित महत्वपूर्ण चुनौतियां भी पैदा करते हैं, जिसके लिए मजबूत सिरेमिक और इंटरकनेक्ट की आवश्यकता होती है जो थर्मल साइक्लिंग का सामना कर सकें और क्षरण को रोक सकें। इसके परिणामस्वरूप स्टार्ट-अप समय भी लंबा हो जाता है, जिससे एसओएफसी निरंतर बिजली उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं, बजाय उन अनुप्रयोगों के जिनमें बार-बार ऑन-ऑफ चक्र की आवश्यकता होती है।

UNESCO Nomenclature: 3305
ऊर्जा प्रौद्योगिकी

Type

भौतिक उपकरण

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

विशिष्ट/विशेषज्ञ

शगुन

  • वाल्थर नेर्नस्ट द्वारा नेर्नस्ट लैंप का आविष्कार (1897), जिसमें ठोस सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट (वाईएसजेड) का उपयोग किया गया था।
  • ईंधन सेल का मूल सिद्धांत विलियम ग्रोव द्वारा खोजा गया (1838)
  • सिरेमिक विज्ञान और उच्च-तापमान सामग्री में प्रगति

आवेदन

  • औद्योगिक और वाणिज्यिक भवनों के लिए बड़े पैमाने पर स्थिर बिजली उत्पादन
  • उच्च गुणवत्ता वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करने वाली संयुक्त ताप एवं विद्युत (सीएचपी) प्रणालियाँ
  • लंबी दूरी के ट्रकों जैसे वाहनों के लिए सहायक विद्युत इकाइयाँ (एपीयू)
  • ग्रिड समर्थन और वितरित विद्युत उत्पादन
  • सैन्य और दूरस्थ विद्युत अनुप्रयोग

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: SOFC, सॉलिड ऑक्साइड, सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट, YSZ, उच्च तापमान, ईंधन लचीलापन, सह-उत्पादन, CHP, स्थिर विद्युत, आंतरिक सुधार।

ऐतिहासिक संदर्भ

सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFC)

1940
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1948
1950
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1945-01-01
1949
1950
1950

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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