كتب معامل خلو
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
عمل الخلية (معلومة)
تتألف خلية وقود الأكسيد الصلب من أربع طبقات، يكون ثلاث منها من مواد خزفية. يكون سمك الخلية الواحدة المؤلفة من الطبقات الأربعة لا يتعدى بضعة ميليمترات. يتم ربط المئات من الخلايا على التسلسل لتشكيل ما يطلق عليه "مجموعة خلايا وقود الأكسيد الصلب" “SOFC stack.”. لا يتم تنشيط السيراميك المستخدم في تصنيع الخلايا أيونياً أو كهربائيا حتى تصل إلى درجة حرارة مرتفعة جداً تتراوح بين 600 و 1000 درجة سيلسيوس. يحصل اختزال جزيئات الأكسجين إلى أيونات الأكسجين عن المهبط. ثم ثنحل هذه الأيونات في كهرل الأكسيد الصلب لتنتقل إلى المصعد حيث تأكسد الوقود. في هذه العملية يحرر الماء بالإضافة إلى إلكترونين. هذه الإلكترونات تجري في الدارة الخارجية للخلية حيث تقوم بعملها. تعيد الكرة نفسها عند دخول الإلكترونات إلى المهبط مرة أخرى.
مصعد
يجب أن تكون طبقة المصعد السيراميكية تحوي الكثير من المسام لكي تسمح بالوقود بالجريان نحو الكهرل. وبشكل مشابه للمهبط، يجب على المصعد أن ينقل الالكترونات مع وجود ناقلية للأيونات. أكثر المواد المستخدمة شيوعاً هي مادة السرميت Cermet التي تصنع من النيكل الذي يخلط مع المادة السيراميكية التي تستخدم في كهرل الخلية. يكون المصعد هو الطبقة الأثخن والأقوى في كل خلية، لأنه القطب الذي يحصل فيه أقل فقد كما أنه الطبقة التي تزود الدعم الهيكلي للخلية. وبشكل كهروكيميائي فإن وظيفة المصعد هي استخدام أيونات الأكسجين التي تنحل خلال الكهرل لأكسدة هيدروجين الوقود. حيث إن تفاعل الأكسدة بين أيونات الأكسجين والهيدروجين ينتج الماء والكهرباء.
كهرل
يكون الكهرل على شكل طبقة كثيفة من السيراميك الناقل لأيونات الأكسجين. يجب الحفاظ على ناقليتها الكهربائية أقل ما يمكن لتجنب الفقد في التيار. تسمح حرارة التشغيل العالية للخلية بحركة نقل الأكسجين بشكل جيد من أجل رفع الكفاءة. إلا أنه مع انخفاض درجة حرارة التشغيل واقترابها من الحد الأدنى (600 درجة مئوية) يبدأ الكهرل بإبداء ممانعة لمرور أيونات الأكسجين مما يؤثر على الكفاءة. من أشهر الكهارل المستخدمة هو yttrium stabilized zirconia.
مهبط
يكون المهبط أو قطب الهواء عبارة عن طبقة رقيقة متوضعة على الكهرل حيث يحدث تفاعل الاختزال للأكسجين. يتم كتابة التفاعل الكلي باستخدام ترميز كروغر-فينك على النحو التالي:
يجب أن على مواد المهبط أن تكون على الأقل ناقلة للكهرباء. تستخدم حالياً مادة lanthanum strontium manganite بشكل شائع تجارياً لتصنيع الخلايا.
طبقة الوصل
من الممكن أن تكون طبقات الوصل معدنية أو سيراميكية وتكون بين الخلايا، حيث مهمتها هي وصل الخلايا على التسلسل بحيث يتم تكامل الكهرباء المولدة في كل خلية لتوليد التيار الكلي. بسبب أن طبقة الوصل تكون معرضة لكلا تفاعلي الأكسدة والاختزال على طرفيها فيجب أن تكون خاملة كيميائياً لدرجة كبيرة. ولهذا يفضل استخدام السيراميك بشكل كبير في هذا المجال على المعادن.
