Modelling of a Solid Oxide Water Electrolyzers and Investigation of the Cell Performance on Different Working Conditions

Abstract

Yüksek sıcaklıkta yüksek verimle suyun elektrolizi işlemini sağlayan katı oksit elektrolizörler (KOE) özellikle nükleer reaktörler, fabrikalar yüksek sıcaklık uygulamalarına sahip ergitme hatları gibi uygulamalardaki proses ısıları ile kullanılarak hidrojen üretimi sağlayabilmeleri sebebiyle en ekonomik hidrojen üretim sistemlerinden birisi olarak görülmektedirler. Bu çalışmada, katot destekli bir KOE sayısal olarak modellenerek farklı çalışma koşullarının performansını nasıl etkilediği ve hücre içerisinde reaktant ve ürün konsantrasyonunun nasıl değiştiği incelenmiştir. Hücre çalışma sıcaklığı 800 oC’den 900 oC’ye arttırılması ile kanal içerisindeki hız dağılımında 0,24 m sn-1 artık olurken hidrojen üretiminde 2,51 mol m-3’lük bir artış meydana gelmiştir. Sıcaklık değerinin 600-1000 oC arasında değişimi ile hücre performansında on katın üstünde artış meydana gelmiştir. Ayrıca elde edilen simülasyon sonuçlarına göre kanal içerisindeki hidrojen ve su buharı konsantrasyonlarının değişimleri de gözlemlenebilmiş ve yüksek sıcaklıklarda yüksek molar akı ve konsantrasyonda hidrojenin kanal ve katot elektrot içerisinde dağılabildiği gözlemlenmiştir.