> خبریں > انڈسٹری نیوز

SOFC فیول سیل سنگل سیل ڈھانچے اور کلیدی ڈیزائن کی ضروریات کا تجزیہ

2024-12-02

SOFCایندھن کے خلیوں کی تیسری نسل سے تعلق رکھتا ہے۔ یہ بجلی پیدا کرنے کا ایک نیا آلہ ہے جو اعلی درجہ حرارت پر موثر اور ماحول دوست انداز میں ایندھن اور آکسیڈینٹ میں ذخیرہ شدہ کیمیائی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ عام طور پر یہ ایک صاف ستھرا ایندھن سیل سمجھا جاتا ہے جو مستقبل میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوگا۔

SOFC ڈیزائن کے لئے 01 عمومی تقاضے

جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے ،SOFC، چاہے سنگل سیل کنفیگریشن میں ہو یا اسٹیک ترتیب میں ، طویل مدتی کارکردگی کے اہداف کو حاصل کرنے کے لئے مطلوبہ الیکٹرو کیمیکل کارکردگی اور کافی مکینیکل استحکام فراہم کرنا چاہئے۔

چترا 1.

لہذا ، ایک مخصوص کا انتخابSOFCڈیزائن کو مندرجہ ذیل کلیدی ضروریات کو پورا کرنا ہوگا:

کم سے کم پولرائزیشن نقصان: سیل/اسٹیک کے ڈیزائن کو پولرائزیشن کے نقصان ، گیس کی رساو ، شارٹ سرکٹ اور گیس کراس رساو کو کم سے کم کرنا چاہئے۔ پولرائزیشن کا نقصان عام طور پر SOFC وولٹیج میں نمایاں کمی کا سبب بنتا ہے۔

کم سے کم اوہمک نقصان:SOFCاسٹیک میں اوہمک نقصانات کو کم سے کم کرنے کے لئے اجزاء کو زیادہ سے زیادہ پتلا ہونا چاہئے۔

یکساں درجہ حرارت اور گیس کی تقسیم: SOFC آپریشن کے دوران ،SOFCڈیزائن کو سیل/اسٹیک میں یکساں درجہ حرارت کی تقسیم ، مناسب ٹھنڈک ، اور یکساں ایندھن اور آکسیڈینٹ تقسیم کو یقینی بنانا چاہئے۔ یکساں گیس کی تقسیم بڑے پیمانے پر منتقلی کی حدود کو مؤثر طریقے سے کم کرسکتی ہے۔

اچھا الیکٹرو کیمیکل رابطہ: ایس او ایف سی اجزاء کے رابطے کی سطح کے علاقے کی ضمانت ہونی چاہئے۔ اس کے علاوہ ، موجودہ کلیکٹر کے ذریعہ مطلوبہ موجودہ کو باقاعدہ بنانا ہوگا۔

اچھا مکینیکل/ساختی استحکام: مکینیکل طاقتSOFCآپریشن کے دوران تھرمل تناؤ یا گیس کے دباؤ کو برقرار رکھنے کے لئے سیل/اسٹیک کافی ہونا چاہئے۔ بنیادی طور پر ، ایس او ایف سی اسٹیک میں سرد آغاز ، عارضی بجلی کی تبدیلیوں ، تنصیب اور کمپن بوجھ کے حالات ، اور غیر ڈیزائن درجہ حرارت کے تدریجیوں کی وجہ سے تھرمل جھٹکے کے حالات کے خلاف زیادہ مزاحمت ہونی چاہئے۔

02 SOFCسنگل سیل ڈھانچہ

ایس او ایف سی کے اجزاء بہت مضبوط ہیں ، لہذا سنگل خلیوں کا ڈیزائن عام طور پر لچکدار ہوتا ہے۔ مخصوص پیرامیٹرز کے ساتھ اسٹیک بنانے کے لئے سنگل خلیوں کو ایک ساتھ سجا دیا جاتا ہے۔ ایس او ایف سی کو نہ صرف آپریٹنگ درجہ حرارت (یعنی اعلی درجہ حرارت ، انٹرمیڈیٹ درجہ حرارت اور کم درجہ حرارت) کے مطابق درجہ بندی کیا جاسکتا ہے ، بلکہ سیل سپورٹ کی قسم کے مطابق (خود سپورٹ میں تقسیم: انوڈ ، کیتھوڈ اور الیکٹرولائٹ سپورٹ اور بیرونی مدد: کنیکٹر یا غیر محفوظ سبسٹریٹ سپورٹ)۔

خود تعاون کرنے والی ترتیب میں ، سیل کی ساختی معاونت کا کام عام طور پر سیل اسمبلی کی موٹی پرت کے ذریعہ فراہم کیا جاتا ہے۔ سیلف سپورٹنگ سسٹم انوڈ کی حمایت ، کیتھوڈ سے تعاون یافتہ ، اور الیکٹرولائٹ سے تعاون یافتہ سیل کنفیگریشنز ہوسکتے ہیں۔ بیرونی تعاون یافتہ کنفیگریشن غیر محفوظ سبسٹریٹس کا استعمال کرسکتی ہیں یا سیل کی مدد کے لئے پتلی پرتوں کو جوڑ سکتی ہیں۔ مختلف قسم کے واحد سیل کنفیگریشن کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے ، اور فوائد اور نقصانات ٹیبل 1 میں دکھائے گئے ہیں۔

چترا 2۔ مختلف SOFC سنگل سیل ڈھانچے

ٹیبل 1. مختلف SOFC سنگل سیل ڈیزائن کے فوائد اور نقصانات

الیکٹروڈ سے تعاون یافتہ خلیوں کی کم الیکٹرویلیٹ موٹائی کی وجہ سے ، نسبتا high اعلی کارکردگی کم آپریٹنگ درجہ حرارت پر فراہم کی جاسکتی ہے ، لیکن بڑے پیمانے پر نقل و حمل کی حدود موٹی الیکٹروڈ پرتوں کی وجہ سے ہوں گی۔ سب سے عام ڈیزائن انوڈ سے تعاون یافتہ سیل ہے ، کیونکہ انوڈ پولرائزیشن کیتھوڈ پولرائزیشن سے بہت چھوٹا ہے۔ الیکٹرولائٹ سے تعاون یافتہ خلیوں کی نسبتا strong مضبوط ڈھانچہ ہے اور یہ مکینیکل ناکامی کے لئے کم حساس ہیں ، لیکن اوہمک نقصانات کو کم کرنے کے ل higher اعلی آپریٹنگ درجہ حرارت (900 ℃ -1000 ℃) کی ضرورت ہوتی ہے۔ وائی ایس زیڈ اس ترتیب کے لئے سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والا الیکٹرویلیٹ ہے۔

الیکٹرولائٹ سے تعاون یافتہ خلیوں میں الیکٹرولائٹ کی موٹائی عام طور پر 100μm سے زیادہ ہوتی ہے۔ تاہم ، جب الیکٹرویلیٹ کی موٹائی 5-20μm ہوتی ہے تو ، سیل آپریٹنگ درجہ حرارت کو کم کرکے 800 ℃ سے کم کیا جاسکتا ہے ، اس طرح سے انتخاب کرنے کے لئے مزید مواد مہیا ہوتا ہے۔ انوڈ ، کیتھوڈ ، اور الیکٹرولائٹ کی تائید کے لئے نئے مواد کے استعمال سے غیر محفوظ سپورٹ سیل ڈیزائن کی پیچیدگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ ، رابطوں یا دھات کی بریکٹ استعمال کی جاسکتی ہیں۔ اس قسم کا ڈھانچہ اتنا ہی مضبوط ہے جتنا الیکٹروائلیٹ سے تعاون یافتہ ڈھانچہ ، یہاں تک کہ اگر بہاؤ کے میدان کے ڈیزائن میں دشواریوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے اور سیل سپورٹ کی ضروریات سے محدود ہوتا ہے۔

03 SOFC اسٹیک ڈیزائن

فی الحال دو مرکزی دھارے میں شامل SOFC ڈھانچے ہیں: نلی نما اور فلیٹ ، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ ٹیبل 2 ڈیزائن کے دو ڈھانچے کا موازنہ کرتا ہے۔ نلی نما ڈیزائن تیار کرنا زیادہ مشکل ہے اور اس میں بجلی کی کثافت کم ہے۔ تاہم ، اس کے ابھی بھی کچھ فوائد ہیں ، جیسے اسٹیک مینوفیکچرنگ کے دوران آسانی سے گیس سگ ماہی اور انفرادی خلیوں کا رابطہ۔

دوسری طرف ، نلی نما SOFC کے مقابلے میں ، فلیٹ SOFC تیار کرنا آسان ہے اور بجلی کی کثافت بھی فراہم کرسکتا ہے۔ تاہم ، ساختی نقائص کی وجہ سے ، ان کا موجودہ جمع کرنے کا راستہ لمبا ہے۔ فلیٹ اور نلی نما دونوں ڈیزائن موبائل ایپلی کیشنز کے ل suitable موزوں نہیں ہیں جن کو محدود جگہ میں ہائی وولٹیج/اعلی کارکردگی اور تیز رفتار اسٹارٹ اپ کی ضرورت ہوتی ہے۔ موبائل ایپلی کیشنز کو حرارتی اور ٹھنڈک کی شرحوں کے ل high اعلی تقاضے ہیں ، اور نسبتا high زیادہ بجلی کی کثافت کے باوجود فلیٹ قسم میں اب بھی ساختی عدم استحکام موجود ہے۔ اگرچہ نلی نما قسم اس کی سڈول ڈھانچے کی وجہ سے تھرمل استحکام فراہم کرسکتی ہے ، لیکن اس کی کم بجلی کی کثافت اب بھی موبائل ٹرمینلز میں اس کے اطلاق میں رکاوٹ ہے۔

چترا 3۔ (a) نلی نما اور (b) فلیٹ SOFC ڈیزائنوں کا اسکیمیٹک آریھ

ٹیبل 2. نلی نما اور فلیٹ سوفکس کا موازنہ

پچھلا:PEM اور AEM جھلی الیکٹروڈ کی تیاری کے عمل کا تعارف

اگلے:ٹھوس آکسائڈ فیول سیل (ایس او ایف سی) کی بنیادی ترکیب