সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFC) কি?

সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFCs) গলিত কার্বনেট ফুয়েল সেলের চেয়ে বেশি তাপমাত্রায় কাজ করে, যার কাজের তাপমাত্রা 800 থেকে 1000 ডিগ্রি পর্যন্ত থাকে। এই ধরনের জ্বালানী কোষে, কোষের উভয় পাশে বিভিন্ন অক্সিজেন আংশিক চাপ থেকে ইলেক্ট্রোমোটিভ বল উৎপন্ন হয়। পৃথক কোষে দুটি ইলেক্ট্রোড (ফুয়েল ইলেক্ট্রোড নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং অক্সিডেন্ট ইলেক্ট্রোড ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড) এবং একটি ইলেক্ট্রোলাইট থাকে। অ্যানোড এবং ক্যাথোডের প্রধান কাজগুলি হল ইলেকট্রন পরিচালনা করা এবং বিক্রিয়া গ্যাস এবং পণ্য গ্যাসগুলির জন্য প্রসারিত পথ প্রদান করা।

কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট উভয় পাশের গ্যাসকে আলাদা করে। উভয় পক্ষের বিভিন্ন অক্সিজেনের আংশিক চাপের কারণে, অক্সিজেনের একটি রাসায়নিক সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হয়। এই রাসায়নিক সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্টের প্রভাবে, ক্যাথোডে ইলেকট্রন অর্জনকারী অক্সিজেন আয়নগুলি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে অ্যানোডের দিকে চলে যায়। অ্যানোডে, ইলেকট্রন নির্গত হয়, যা দুটি মেরুর মধ্যে একটি ভোল্টেজ সম্ভাবনা তৈরি করে।

সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFCs) কে তৃতীয় প্রজন্মের জ্বালানী কোষ হিসাবে চিহ্নিত করা হয়, যেখানে একটি কঠিন, অ-ছিদ্রহীন ধাতব অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে থাকে, যার মাধ্যমে অক্সিজেন আয়নগুলি আয়ন পরিবহনের জন্য স্ফটিকের মধ্যে শাটল করে। প্রযুক্তি এখন পরিণত পর্যায়ে পৌঁছেছে। যাইহোক, উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করতে সক্ষম সীমিত সংখ্যক উপকরণ এবং তাদের উচ্চ ব্যয়ের কারণে, মধ্যবর্তী-তাপমাত্রার জ্বালানী কোষগুলির বিকাশের দিকে একটি পরিবর্তন রয়েছে।

নীতি

 

যখন সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFCs) জ্বালানী হিসাবে রিফর্মেট গ্যাস (হাইড্রোজেন এবং CO এর মিশ্রণ) দিয়ে কাজ করে, তখন জ্বালানী কোষের মধ্যে নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়া ঘটে:

 

ক্যাথোডে, অক্সিজেন অণুগুলি ইলেকট্রন অর্জন করে এবং অক্সিজেন আয়নে হ্রাস পায়, অর্থাৎ,

O₂+4e⁻→2O²⁻

ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লির উভয় পাশে সম্ভাব্য পার্থক্য এবং ঘনত্বের চালিকা শক্তির প্রভাবে, অক্সিজেন আয়নগুলি, ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লিতে অক্সিজেন শূন্যতার মাধ্যমে, অ্যানোডের দিকে নির্দেশিত রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায় এবং জ্বালানীর সাথে জারণ বিক্রিয়ায় জড়িত হয়, অর্থাৎ,

H₂+O^2-→H₂O+2e^-

CO+O^2-→CO₂+2e^-

সামগ্রিক প্রতিক্রিয়া:

H₂+CO+O₂→CO₂+H₂O

 

 

কম্পোজিটন

বৈদ্যুতিক শক্তি রূপান্তর করার কাজটি মসৃণভাবে পূরণ করতে, একটি SOFC (সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল) স্ট্যাকে নিম্নলিখিত উপাদানগুলি অন্তর্ভুক্ত করা উচিত:

(1) একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট এবং ক্যাথোড এবং অ্যানোড উভয়ই নিয়ে গঠিত একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রূপান্তর ডিভাইস। ইলেক্ট্রোলাইট পদার্থের মধ্যে, yttria-স্থিতিশীল জিরকোনিয়া সবচেয়ে পরিপক্কভাবে বিকশিত।

(2) একজন জ্বালানী সংস্কারক। এই ডিভাইসটিতে একটি অনুঘটক, একটি ক্যারিয়ার এবং একটি ধারক রয়েছে। এটি জ্বালানীকে মিথেনের মতো ছোট বায়বীয় অণুতে রূপান্তরিত করে এবং ফুয়েল সেল অপারেশনের সময় উৎপন্ন তাপ বিনিময়ের জন্য সেল স্ট্যাকের সামনের প্রান্তে অবস্থান করে।

(3) গ্যাস এবং জ্বালানী পরিবহন চ্যানেল (বা গ্যাস বিতরণকারী)। বিক্রিয়কগুলির সর্বোত্তম প্রসারণ এবং পরিবহন নিশ্চিত করতে ধাতুগুলি সাধারণত নালী উপকরণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

(4) বর্তমান সংগ্রাহক, বৈদ্যুতিক ব্রাশ নামেও পরিচিত, সাধারণত ভাল ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা সহ ধাতু বা উপকরণ দিয়ে তৈরি, দক্ষ পরিবাহনের জন্য অপরিহার্য।

(5) সেন্সর। সেলের তাপমাত্রা, বর্তমান, যৌগিক প্রকার এবং আউটপুট ভোল্টেজ নিরীক্ষণ করতে বিভিন্ন বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ সেন্সর ব্যবহার করা যেতে পারে।

(6) তাপ নিয়ন্ত্রণ ডিভাইস, যেমন অন্তরক স্তর, কুলার, হিট এক্সচেঞ্জার, এবং বায়ুচলাচল ব্যবস্থা।

(7) ধাতু বা কাচ-সিরামিক হাউজিং। কক্ষ তাপমাত্রায় ব্যবহারযোগ্য উপাদান, যেমন স্টেইনলেস স্টিল 304, নিযুক্ত করা হয়। SOFC-এর সাথে অভ্যন্তরীণ যোগাযোগের জন্য উচ্চ-তাপমাত্রা-প্রতিরোধী উপকরণ প্রয়োজন, যা বাণিজ্যিক ধাতু অ্যালয়গুলিকে উত্পাদন খরচ কমানোর জন্য অনুকূল করে তোলে।

বৈশিষ্ট্য

সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFCs) হল একটি আদর্শ ধরনের ফুয়েল সেল, যেগুলি শুধুমাত্র অন্যান্য জ্বালানী কোষের উচ্চ দক্ষতা এবং পরিবেশ বান্ধব সুবিধার অধিকারী নয় বরং নিম্নলিখিত বিশিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলিও রয়েছে:

 

 

(1) SOFC-গুলির একটি সম্পূর্ণ শক্ত কাঠামো রয়েছে, যা তরল ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহারের সাথে যুক্ত জারা সমস্যা এবং ইলেক্ট্রোলাইট ক্ষতির সমস্যাগুলি দূর করে, দীর্ঘমেয়াদী অপারেশনের সম্ভাবনা প্রদান করে।

 

 

(2) 800 এবং 1000 ডিগ্রির মধ্যে তাপমাত্রায় কাজ করে, SOFCs শুধুমাত্র মূল্যবান ধাতু অনুঘটকের প্রয়োজনীয়তা দূর করে না বরং জ্বালানী হিসাবে সরাসরি প্রাকৃতিক গ্যাস, সিঙ্গাস এবং হাইড্রোকার্বন ব্যবহার করতে পারে, যা জ্বালানী কোষ ব্যবস্থাকে সহজ করে।

 

 

(3) SOFCs উচ্চ-তাপমাত্রার বর্জ্য তাপ ছেড়ে দেয়, যা গ্যাস টারবাইন বা বাষ্প টারবাইনের সাথে সম্মিলিত চক্রে ব্যবহার করা যেতে পারে, সামগ্রিক বিদ্যুৎ উৎপাদন দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।