Твердооксидный топливный элемент
Твердооксидный топливный элемент
Твердоокси́дные (твердоо́кисные) то́пливные элеме́нты (англ. Solid-oxide fuel cells, SOFC) — это разновидность топливных элементов, роль электролита в которых выполняет керамический материал (напр., на базе диоксида циркония), проницаемый для ионов кислорода. Эти элементы работают при очень высокой температуре (700 °C — 1000 °C) и используется преимущественно для стационарных установок мощностью от 1 кВт и выше. Их отработанные газы могут быть использованы для приведения в действия газовой турбины для повышения КПД (коэффициент полезного действия) установки. КПД такой гибридной установки может достигать 70 %.
В этих топливных элементах ионы кислорода проходят через твёрдый оксид, который используется как электролит, и при высокой температуре реагируют с водородом на аноде. Хотя в твердооксидных топливных элементах требуется высокая рабочая температура (для чего необходимы специальные керамические материалы), зато они не нуждаются в таком дорогом катализаторе, как платина (в отличие от топливных элементов с протонно-обменной мембраной). Также это значит, что твердооксидные топливные элементы не отравляются монооксидом углерода, и в них могут использоваться разные виды топлива. Твердооксидные топливные элементы могут работать на пропане, метане, биогазе, бутане. Сера, которая содержится в топливе, должна быть удалена перед поступлением его в топливный элемент, что легко сделать с помощью адсорбентов. Сера может и не удаляться из топлива, но тогда необходимо будет повысить рабочую температуру (не менее 700 °C).
Область применения
- Крупные стационарные установки мощностью 1 МВт и выше.
- Бытовые стационарные установки мощностью 100 Вт — 10 кВт.
- Установки для бортового электропитания транспорта (например, автомобильные рефрижераторы) мощностью 5 кВт.
- Силовые установки водного транспорта.
