Высокотемпературный электролиз водяного пара

Наиболее перспективным является, по-видимому, электролиз воды. В отличие от химического метода он одностадиен. Особенно привлекателен высокотемпературный электролиз воды, а точнее, водяного пара. В этом случае полученное с помощью тепловой машины электричество составляет лишь часть энергии, расходуемой на разложение воды, что снижает непроизводительные потери энергии и удешевляет производство водорода. Высокотемпературный электролиз осуществляется в электрохимических эле- [c.83]

Рис. 2-19. Принципиальная схема ячейки для высокотемпературного электролиза водяного пара с коаксиальным расположением электродов

Рис. 7.6. Схема высокотемпературной установки с твердым электролитом для электролиза водяного пара

В последние годы параллельно с усовершенствованием традиционных методов электролиза с щелочными электролитами и асбестовой диафрагмой определились два новых направления в развитии процесса электролиза воды высокотемпературный электролиз водяного пара при температурах 800—1000 °С [4, 8, 9, 90— 94] и электролиз с твердым полимерным электролитом [9, 87, 92, 95—97] на основе перфторсоединений. Высокотемпературный электролиз водяного пара проводится в ячейках с твердым электролитом на основе оксидов циркония, модифицированных добавками 10—15% (мол.) оксидов некоторых элементов для увеличения его электропроводимости. К таким оксидам относятся оксиды кальция, иттрия, иттербия, селена, ванадия [90—94]. Подобный электролит обладает униполярной проводимостью ток через него переносится ионами кислорода, образующимися при диссоциации воды и выделения водорода на катоде по выражению [c.90]

Значительное количество водорода полз ается при каталити ческом риформинге нефтяных фракций (около 40 % от общего er мирового потребления). Известны также и другие методы получек ния водорода в промышленности высокотемпературная (1350 1450 °С) конверсия углеводородов при их неполном окислении кислородом до СО и Н2 с последующим превращением оксида углерода паровым способом газификация твердых горючих ископаемых с использованием водяного пара и кислорода электролиз воды и др. [c.790]

Электролиз воды или пара при разных температурах может приводить к разложению воды. Это испытанная и коммерчески реализованная технология для получения водорода. Недостатком этого способа в первую очередь является большое энергопотребление, что влечет за собой высокую стоимость процесса. Поэтому более перспективным процессом производства водорода принято считать высокотемпературный электролиз водяного пара (ВТЭП). Термодинамика электролиза водяного пара такова, что этот процесс целесообразнее проводить при высоких температурах. Высокие температуры также увеличивают активность электродов, и помогают понизить катодное и анодное перенапряжение. Поэтому можно увеличить плотность тока при высоких температурах и одновременно снизить потери, связанные с поляризацией, что в целом приводит к увеличению эффективности процесса. Материалы для процесса высокотемпературного электролиза водяного пара могут быть изготовлены из керамики, тем самым решаются проблемы коррозии. Реакционная схема ВТЭП об-ратна процессу в твердооксидных топливных элементах. Молекулы водяного пара диссоциируют на пористом катоде, образуя обогащенную смесь Н.О с Н2, тогда как ионы кислорода мигрируют через непористый, ионпроводя-щий твердый электролит к пористому аноду, где рекомбинируют до молекулы кислорода. Таким образом, водород и кислород автоматически разделяются твердооксидной мембраной. Совмещение высокотемпературного электролиза водяного пара с разными типами ядерных реакторов, обеспечивающими высокие температуры процесса, позволяет добиваться высокой общей эффективности процесса с КПД > 45 %. [c.46]

Принципиальная схема ячейки высокотемпературного электролиза водяного пара приведена на рис. 2-19. Ячейка электролизера состоит из электролитической трубки небольшого диаметра ( 10 мм) с определенным числом электродов (например, 20 шт.), расположенных на внутренней (катоды) и наружной поверхности [c.91]

В. Поэтому осуи1,ествление электролиза водяного пара имеет большое значение. Одним из путей выполнения высокотемпературного электролиза водяного пара является применение твердых электролитов. Этот вопрос был детально исследован. Так, например, в работе [248 I описана термодинамика процесса электролитического разложения паров воды с помощью твердого электролита. Теоретическая величина потенциала разложения водяного пара может быть снижена, если на аноде осуществлять деполяризацию. Энергетические потери в ячейках с твердым электролитом обусловлены большими потерями в контактах между электродами и электролитом. Эти относительно большие энергетические [c.146]

Электролиз при высокой температуре. По этому методу электролизу подвергают водяной пар при температуре 900—1300 К в электролизере с оксидно-циркониевой керамикой в качестве электролита. Такой метод электролиза был осуществлен в 1966 г. [454]. Керамика в электролизере служит проводником ионов кислорода и действует как мембрана и электролит одновременно. Преимущества этого метода в малых омических потерях и в отсутствии перенапряжения. В этом случае выбор материалов для мембран является основным рещением при создании процесса высокотемпературного электролиза. Технические сложности связаны с тем, что при температуре ве-де,ния процесса (около 1100 К) всегда образуется смесь водорода и водяного пара. В настоящее время эта смесь может быть разделена только путем охлаждения и конденсации, трудно осуществимой на практике. Кроме того, существуют проблемы, связанные с работой материалов при высокой температуре. [c.304]

Электролитическое производство водорода из водных щелочных растворов позволяет получать газ высокой чистоты (более 99,9% об.), но весьма энергоемко. Расход электроэнергии в нем составляет 5,5 кВт-ч/м водорода, причем до 90% себестоимости составляет энергия. Это ограничивает масштабы промышленного производства электролитического водорода и он используется в ограниченных целях, главным образом, в ракетной технике. Для снижения расхода энергии, помимо классической схемы электролиза, предложены методы высокотемпературного электролиза водяного пара с использованием оксидных элек- [c.205]