خلية وقود أكسيد صلب

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 48 صور
الموسوعة الحرة

مخطط خلية وقود أكسيد صلب

خلية الوقود ذات الأكسيد الصلب ( SOFC ) هي جهاز تحويل كهروكيميائي ينتج الكهرباء مباشرة من أكسدة الوقود . وتتميز خلايا الوقود بمادة الإلكتروليت المستخدمة فيها؛ فخلية الوقود ذات الأكسيد الصلب تحتوي على إلكتروليت من أكسيد صلب أو سيراميك .

تشمل مزايا هذا النوع من خلايا الوقود كفاءة عالية في توليد الحرارة والطاقة مجتمعة، واستقرارًا طويل الأمد، ومرونة في استخدام أنواع الوقود المختلفة، وانخفاضًا في الانبعاثات، وتكلفة منخفضة نسبيًا. أما أكبر عيوبه فهو ارتفاع درجة حرارة التشغيل ، مما يؤدي إلى زيادة وقت بدء التشغيل ومشاكل في التوافق الميكانيكي والكيميائي. [ 1 ]

مقدمة

خلايا الوقود ذات الأكسيد الصلب هي نوع من خلايا الوقود يتميز باستخدام مادة أكسيد صلب كإلكتروليت . تستخدم هذه الخلايا إلكتروليت أكسيد صلب لنقل أيونات الأكسجين السالبة من المهبط إلى المصعد . وبالتالي، تحدث الأكسدة الكهروكيميائية للهيدروجين أو أول أكسيد الكربون أو غيرها من المركبات العضوية الوسيطة بواسطة أيونات الأكسجين على جانب المصعد. [ 2 ] [ 3 ] ومؤخرًا، تم تطوير خلايا الوقود ذات الأكسيد الصلب الموصلة للبروتونات (PC-SOFC) لنقل البروتونات بدلًا من أيونات الأكسجين عبر الإلكتروليت، ما يمنحها ميزة العمل عند درجات حرارة أقل من خلايا الوقود ذات الأكسيد الصلب التقليدية. [ 4 ] [ 5 ]

تعمل هذه الخلايا عند درجات حرارة عالية جدًا، تتراوح عادةً بين 600 و1000  درجة مئوية. [ 2 ] [ 3 ] عند هذه الدرجات، لا تتطلب خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) محفزات باهظة الثمن من معادن مجموعة البلاتين ، [ 3 ] [ 6 ] كما هو الحال حاليًا في خلايا الوقود ذات درجات الحرارة المنخفضة مثل خلايا الوقود الغشائية البروتونية (PEMFCs ) ، وهي غير معرضة لتسمم المحفز بأول أكسيد الكربون . مع ذلك، لوحظ على نطاق واسع تعرضها لتسمم الكبريت [7] [3] [8]، ويجب إزالة الكبريت قبل دخوله إلى الخلية. بالنسبة لأنواع الوقود الأقل جودة، مثل الكتلة الحيوية المُغَوَّزة أو الفحم أو الغاز الحيوي ، تصبح معالجة الوقود أكثر تعقيدًا ، وبالتالي أكثر تكلفة . يمكن لعملية التغويز، التي تحول المادة الخام إلى حالة غازية مناسبة لخلايا الوقود، أن تُنتج كميات كبيرة من مركبات مثل الميثان والتولوين ، بالإضافة إلى مركبات هيدروكربونية عطرية متعددة الحلقات ومركبات هيدروكربونية قصيرة السلسلة. قد تؤدي هذه المواد إلى تراكم الكربون في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة. وتُقارب تكاليف الإصلاح وإزالة الكبريت تكلفة خلية الوقود نفسها. وتزداد أهمية هذه العوامل بشكل خاص للأنظمة ذات القدرة الإنتاجية المنخفضة أو التي تتطلب قابلية نقل أكبر. [ 9 ]

تتمتع خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة بتطبيقات متنوعة، بدءًا من استخدامها كوحدات طاقة مساعدة في المركبات وصولًا إلى توليد الطاقة الثابتة بقدرات تتراوح من 100 واط إلى 2 ميغاواط. في عام 2009، نجحت شركة " سيراميك فيول سيلز " الأسترالية في رفع كفاءة جهاز خلية الوقود الصلبة المؤكسدة إلى المستوى النظري السابق البالغ 60%. [ 10 ] [ 11 ] وتجعل درجة حرارة التشغيل المرتفعة هذه الخلايا مناسبة للاستخدام مع أجهزة استعادة الطاقة من المحركات الحرارية أو أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة ، مما يزيد من كفاءة استهلاك الوقود الإجمالية . [ 12 ]

بسبب هذه الدرجات الحرارة المرتفعة، يمكن إعادة تشكيل أنواع الوقود الهيدروكربوني الخفيف، مثل الميثان والبروبان والبيوتان ، داخليًا داخل المصعد. [ 13 ] كما يمكن تزويد خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) بالوقود عن طريق إعادة تشكيل الهيدروكربونات الأثقل خارجيًا، مثل البنزين والديزل ووقود الطائرات ( JP-8 ) أو الوقود الحيوي. تتكون هذه المُعاد تشكيلها من خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والبخار والميثان، نتيجة تفاعل أنواع الوقود الهيدروكربوني مع الهواء أو البخار في جهاز يقع قبل مصعد خلية الوقود الصلبة المؤكسدة. يمكن لأنظمة الطاقة التي تعمل بخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة زيادة الكفاءة باستخدام الحرارة الناتجة عن الأكسدة الكهروكيميائية الطاردة للحرارة داخل خلية الوقود في عملية إعادة تشكيل البخار الماصة للحرارة . كما يمكن تحويل أنواع الوقود الصلب، مثل الفحم والكتلة الحيوية ، إلى غاز اصطناعي مناسب لتزويد خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة بالوقود في دورات الطاقة المتكاملة لخلايا الوقود بالتغويز .

يتطلب التمدد الحراري عملية تسخين منتظمة ومنظمة بدقة عند بدء التشغيل. تحتاج خلايا الوقود الصلبة ذات الشكل المستوي إلى ساعة للوصول إلى درجة حرارة التشغيل. أما تصميمات خلايا الوقود الأنبوبية الدقيقة [ 14 ] [ 15 ] فتُبشر بأوقات بدء تشغيل أسرع بكثير، عادةً في حدود دقائق.

على عكس معظم أنواع خلايا الوقود الأخرى، يمكن أن تتخذ خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) أشكالًا هندسية متعددة. يُعدّ تصميم خلية الوقود المستوية هو التصميم النموذجي ذو الطبقات المتراكبة المستخدم في معظم أنواع خلايا الوقود، حيث يُحصر الإلكتروليت بين الأقطاب الكهربائية. كما يمكن تصنيع خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) بأشكال هندسية أنبوبية، حيث يمر الهواء أو الوقود عبر الجزء الداخلي من الأنبوب، بينما يمر الغاز الآخر على طول الجزء الخارجي منه. يتميز التصميم الأنبوبي بسهولة عزل الهواء عن الوقود. ومع ذلك، فإن أداء التصميم المستوي حاليًا أفضل من أداء التصميم الأنبوبي، نظرًا لانخفاض مقاومته نسبيًا. تشمل الأشكال الهندسية الأخرى لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) تصميمات خلايا الوقود المستوية المُعدّلة (MPC أو MPSOFC)، حيث يحلّ هيكلٌ متموج محلّ التكوين المسطح التقليدي للخلية المستوية. تُعدّ هذه التصميمات واعدة للغاية لأنها تجمع بين مزايا كلٍّ من الخلايا المستوية (المقاومة المنخفضة) والخلايا الأنبوبية.

عملية

مقطع عرضي لثلاث طبقات خزفية في خلية وقود أكسيد صلب أنبوبية. من الداخل إلى الخارج: مهبط مسامي، إلكتروليت كثيف، مصعد مسامي

تتكون خلية الوقود الصلبة المؤكسدة من أربع طبقات، ثلاث منها من السيراميك (ومن هنا جاءت التسمية). يبلغ سمك الخلية الواحدة المكونة من هذه الطبقات الأربع المكدسة معًا عادةً بضعة ملليمترات فقط. يتم توصيل مئات من هذه الخلايا على التوالي لتشكيل ما يُعرف باسم "مجموعة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة". لا يصبح السيراميك المستخدم في هذه الخلايا نشطًا كهربائيًا وأيونيًا إلا عند بلوغه درجات حرارة عالية جدًا. ونتيجة لذلك، يجب أن تعمل هذه المجموعات عند درجات حرارة تتراوح بين 500 و1000  درجة مئوية. يحدث اختزال الأكسجين إلى أيونات الأكسجين عند المهبط. يمكن لهذه الأيونات بعد ذلك أن تنتشر عبر الإلكتروليت الصلب المؤكسد إلى المصعد حيث يمكنها أكسدة الوقود كيميائيًا كهربائيًا. ينتج عن هذا التفاعل الماء وإلكترونين. تتدفق هذه الإلكترونات بعد ذلك عبر دائرة خارجية حيث يمكنها القيام بعمل. ثم تتكرر الدورة عندما تدخل هذه الإلكترونات مادة المهبط مرة أخرى.

توازن النبات

يعود معظم وقت توقف خلية الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) إلى التوازن الميكانيكي للمحطة (من مكونات مثل مسخن الهواء المسبق ، والمُصلِح المسبق ، والمُحرق اللاحق ، ومُبادل حرارة الماء ، ومؤكسد غاز ذيل الأنود ) والتوازن الكهربائي للمحطة (بما في ذلك إلكترونيات الطاقة ، ومستشعر كبريتيد الهيدروجين، والمراوح). وباستخدام الإصلاح الداخلي (تحويل الميثان إلى هيدروجين داخليًا)، تقل متطلبات التبريد، مما يُسهم في تقليل تعقيد وتكاليف مكونات المحطة الأخرى . [ 11 ]

المصعد

يجب أن تكون طبقة الأنود الخزفية مسامية للغاية للسماح بتدفق الوقود نحو الإلكتروليت. ولذلك، غالبًا ما تُختار المواد الحبيبية في عمليات تصنيع الأنود. [ 16 ] ومثل الكاثود ، يجب أن يكون الأنود موصلًا للإلكترونات. وتُعدّ القدرة على التوصيل الأيوني ميزة إضافية. كما أن انخفاض خسائر الاستقطاب في الأنود يسمح باستخدام طبقة أكثر سمكًا نسبيًا لتوفير الدعم الميكانيكي للخلية.

تتمثل الوظيفة الكهروكيميائية للمصعد في تسهيل أكسدة الوقود ، وعادةً ما يكون الهيدروجين، لإنتاج الحرارة والماء والكهرباء. وعند استخدام هيدروكربون خفيف (مثل الميثان)، يمكن للمصعد أن يعمل أيضًا كمحفز لإعادة تشكيل الوقود بالبخار. وهذا يوفر فائدة تشغيلية إضافية لمجموعة خلايا الوقود ، لأن تفاعل إعادة التشكيل ماص للحرارة، مما يُبرد المجموعة من الداخل.

المادة الأكثر شيوعًا هي السيرميت المصنوع من النيكل والممزوج بمادة السيراميك المستخدمة في الإلكتروليت في تلك الخلية، وعادةً ما يكون YSZ (زركونيا مثبتة بالإيتريوم). يمكن إنتاج المصاعد بتقنية الصب الشريطي باستخدام معلق مُحضر بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية . يتيح هذا الخلط ذو التأثير المنخفض دمج معلقات NiO-YSZ بكفاءة في غضون 30 دقيقة تقريبًا، أي أسرع بكثير من الطحن الكروي التقليدي (72 ساعة). [ 17 ] تساعد المحفزات النانوية على إيقاف نمو حبيبات النيكل. فزيادة حجم حبيبات النيكل من شأنها أن تقلل مساحة التلامس التي يمكن للأيونات أن تمر عبرها، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الخلية. وقد ثبت أن مواد البيروفسكايت (سيراميك موصل أيوني/إلكتروني مختلط) تُنتج كثافة طاقة تبلغ 0.6 واط/سم² عند 0.7 فولت و800  درجة مئوية، وهو أمر ممكن نظرًا لقدرتها على التغلب على طاقة تنشيط أكبر . [ 18 ]

التفاعل الكيميائي

H₂ + O₂⁻ → H₂O + 2e⁻​

مع ذلك، توجد بعض العيوب المرتبطة باستخدام YSZ كمادة قطب موجب. يُعدّ تضخم جزيئات النيكل، وترسب الكربون، وعدم استقرار الأكسدة والاختزال، والتسمم بالكبريت، من أبرز العوائق التي تحدّ من استقرار Ni-YSZ على المدى الطويل. يشير تضخم جزيئات النيكل إلى ازدياد حجمها في YSZ، مما يقلل من مساحة السطح المتاحة للتفاعل التحفيزي. يحدث ترسب الكربون عندما تترسب ذرات الكربون، المتكونة من التحلل الحراري للهيدروكربونات أو عدم تناسب أول أكسيد الكربون، على سطح النيكل التحفيزي. [ 19 ] يصبح ترسب الكربون ذا أهمية خاصة عند استخدام وقود الهيدروكربونات، مثل الميثان والغاز التخليقي. تُسهّل درجة حرارة التشغيل العالية لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) والبيئة المؤكسدة أكسدة محفز النيكل من خلال التفاعل Ni + ½ O₂ = NiO . يؤدي تفاعل أكسدة النيكل إلى تقليل النشاط التحفيزي الكهربائي والتوصيلية. علاوة على ذلك، يتسبب اختلاف الكثافة بين النيكل وأكسيد النيكل في تغير حجم سطح المصعد، مما قد يؤدي إلى عطل ميكانيكي. ويحدث التسمم بالكبريت عند استخدام وقود مثل الغاز الطبيعي أو البنزين أو الديزل. ومرة ​​أخرى، نظرًا للتقارب الشديد بين مركبات الكبريت (كبريتيد الهيدروجين ، وكبريتيد الميثان ) والمحفز المعدني، فإن حتى أصغر شوائب مركبات الكبريت في تيار التغذية قد تُعطّل محفز النيكل على سطح أكسيد الزركونيوم المستقر بالإيتريوم . [ 20 ]

تركز الأبحاث الحالية على تقليل محتوى النيكل أو استبداله في المصعد لتحسين الأداء على المدى الطويل. وقد تم ابتكار مصاعد Ni-YSZ المعدلة التي تحتوي على مواد أخرى، بما في ذلك CeO₂ و Y₂O₃ وLa₂O₃ وMgO وTiO₂ و Ru و Co وغيرها ، لمقاومة التسمم بالكبريت ، إلا أن التحسين محدود بسبب التدهور الأولي السريع. [ 21 ] يُعتبر مصعد السيرميت النحاسي حلاً لترسب الكربون لأنه خامل تجاه الكربون ومستقر تحت ضغوط الأكسجين الجزئية النموذجية لخلايا الوقود الصلبة (pO₂ ) . تُظهر المصاعد ثنائية المعدن Cu-Co مقاومة كبيرة لترسب الكربون بعد التعرض لغاز الميثان النقي عند 800 درجة مئوية. [ 22 ] يُظهر Cu-CeO₂ - YSZ معدل أكسدة كهروكيميائية أعلى من Ni-YSZ عند التشغيل بغاز أول أكسيد الكربون والغاز التخليقي. ويمكنه تحقيق أداء أعلى باستخدام أول أكسيد الكربون مقارنةً بالهيدروجين ، بعد إضافة عامل مساعد من الكوبالت. [ 23 ] تُستخدم أيضًا مصاعد الأكاسيد ، بما في ذلك الفلوريت والبيروفسكايت القائمين على الزركونيا، كبديل لمصاعد السيراميك النيكل لمقاومة الكربون. يُستخدم الكروميت، أي La0.8Sr0.2Cr0.5Mn0.5O3 (LSCM)، كمصعد، وقد أظهر أداءً مماثلاً لمصاعد السيراميك المعدني Ni - YSZ . وقد تم تحسين LSCM بشكل أكبر عن طريق تشريب النحاس وترسيب البلاتين كمجمع للتيار. [ 22 ]

المنحل بالكهرباء

الإلكتروليت عبارة عن طبقة كثيفة من السيراميك موصلة لأيونات الأكسجين. يجب الحفاظ على موصليتها الإلكترونية عند أدنى مستوى ممكن لمنع الفقد الناتج عن تيارات التسرب. تسمح درجات حرارة التشغيل العالية لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) بأن تكون حركية نقل أيونات الأكسجين كافية لأداء جيد. مع ذلك، عندما تقترب درجة حرارة التشغيل من الحد الأدنى لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة عند حوالي 600 درجة مئوية، يبدأ الإلكتروليت في إظهار مقاومة عالية لنقل الأيونات، مما يؤثر على الأداء. تشمل مواد الإلكتروليت الشائعة الزركونيا المثبتة بالإيتريوم (YSZ) (غالبًا ما تكون بنسبة 8%، أي 8YSZ)، والزركونيا المثبتة بالسكانديوم ( ScSZ) (عادةً 9 مول% من Sc₂O₃ ، أي  9ScSZ )  ، والسيريا المطعمة بالغادولينيوم (GDC). [ 24 ] لمادة الإلكتروليت تأثير حاسم على أداء الخلية. [ 25 ] تم اكتشاف تفاعلات ضارة بين إلكتروليتات YSZ والكاثودات الحديثة مثل فيريت اللانثانوم والسترونتيوم والكوبالت (LSCF)، ويمكن منعها بواسطة حواجز انتشار رقيقة (<100 نانومتر) من السيريا . [ 26 ] 

إذا أمكن الحفاظ على موصلية أيونات الأكسجين في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) عالية حتى في درجات الحرارة المنخفضة (الهدف الحالي في الأبحاث هو حوالي 500  درجة مئوية)، فسيتسع نطاق خيارات المواد المستخدمة في تصنيع هذه الخلايا، وسيُمكن حل العديد من المشكلات القائمة. ويمكن لبعض تقنيات المعالجة، مثل ترسيب الأغشية الرقيقة، [ 27 ] أن تُسهم في حل هذه المشكلة باستخدام المواد المتوفرة حاليًا من خلال:

  • تقليل مسافة انتقال أيونات الأكسجين ومقاومة الإلكتروليت، حيث أن المقاومة تتناسب طرديًا مع طول الموصل؛
  • إنتاج هياكل حبيبية أقل مقاومة، مثل الهيكل الحبيبي العمودي؛
  • التحكم في الحبيبات الدقيقة النانوية البلورية لتحقيق "ضبط دقيق" للخصائص الكهربائية؛
  • تم بناء مواد مركبة ذات مساحات بينية كبيرة، حيث ثبت أن هذه الأسطح البينية تتمتع بخصائص كهربائية استثنائية.

في عام 2025، نجح باحثون من جامعة كيوشو في إعادة هندسة إلكتروليت خلية وقود أكسيد صلب (SOFC) لتطوير إلكتروليت يعمل عند درجة حرارة 300  درجة مئوية (500  درجة فهرنهايت). [ 28 ] قد يُسهم هذا الابتكار في خفض تكلفة خلايا الوقود. [ 29 ] يُطلق على هذا الابتكار اسم "طريق السكانديوم السريع"، حيث تُصبح درجة الحرارة المنخفضة ممكنة بفضل "شبكة عالية الكثافة من روابط Sc–O في سيراميك ستانات الباريوم (BSO) وتيتانات الباريوم (BTO) المُطعّم بالسكانديوم"، مما يُزيل حاجز انتقال البروتونات ويُتيح نقلها بسرعة. [ 30 ] نُشرت النتائج في أغسطس 2025 في مجلة Nature Materials ، وهي مجلة علمية وهندسية مُحكّمة في مجال المواد . [ 31 ]

الكاثود

الكاثود ، أو قطب الهواء ، عبارة عن طبقة رقيقة مسامية على سطح الإلكتروليت حيث يحدث اختزال الأكسجين. يُكتب التفاعل الكلي باستخدام ترميز كروجر-فينك كما يلي:

12يا2(ز)+2هـ′+Vo∙∙⟶ياo×{\displaystyle {\frac {1}{2}}\mathrm {O_{2}(g)} +2\mathrm {e'} +{V}_{o}^{\bullet \bullet }\longrightarrow {O}_{o}^{\times }}

يجب أن تكون مواد الكاثود، كحد أدنى، موصلة للكهرباء. يُعدّ منجنيت اللانثانوم سترونتيوم (LSM) حاليًا مادة الكاثود المفضلة للاستخدام التجاري نظرًا لتوافقه مع إلكتروليتات الزركونيا المُطعّمة. ميكانيكيًا، يتمتع بمعامل تمدد حراري مشابه لـ YSZ، مما يحدّ من تراكم الإجهاد الناتج عن اختلاف معامل التمدد الحراري. كما يتميز LSM بانخفاض تفاعله الكيميائي مع YSZ، مما يُطيل عمر المواد. مع ذلك، يُعدّ LSM موصلًا أيونيًا ضعيفًا، لذا يقتصر التفاعل الكهروكيميائي النشط على حدود الطور الثلاثي (TPB) حيث يلتقي الإلكتروليت والهواء والقطب الكهربائي. يعمل LSM بكفاءة ككاثود عند درجات الحرارة العالية، لكن أداءه يتراجع بسرعة عند انخفاض درجة حرارة التشغيل عن 800  درجة مئوية. لزيادة منطقة التفاعل خارج حدود الطور الثلاثي، يجب أن تكون مادة الكاثود قادرة على توصيل كل من الإلكترونات وأيونات الأكسجين. وقد استُخدمت كاثودات مركبة تتكون من LSM وYSZ لزيادة طول حدود الطور الثلاثي هذه. تُجرى أبحاث أيضاً على السيراميك الموصل للأيونات/الإلكترونات المختلطة (MIEC)، مثل بيروفسكايت LSCF ، لاستخدامه في خلايا الوقود الصلبة ذات درجة الحرارة المتوسطة، نظراً لكونها أكثر نشاطاً ويمكنها تعويض الزيادة في طاقة التنشيط للتفاعل. [ 32 ]

الربط البيني

يمكن أن يكون الموصل البيني مكونًا معدنيًا أو خزفيًا بين كل خلية. وظيفته توصيل الخلايا على التوالي، بحيث يمكن دمج الجهد الناتج من كل خلية. ولأن الموصل البيني يتعرض لعوامل الأكسدة والاختزال في الخلية عند درجات حرارة عالية، يجب أن يتمتع بثبات فائق. لهذا السبب، استُخدمت المواد الخزفية تقليديًا كمواد للموصلات البينية. مع ذلك، تُعد هذه المواد الخزفية باهظة الثمن مقارنةً بالمعادن. في الوقت الحاضر،  أصبحت درجات حرارة التشغيل المنخفضة (600-850 درجة مئوية) شائعة، وتستخدم جميع تصميمات خلايا الوقود الصلبة تقريبًا الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي (فولاذ Fe-Cr ذو بنية مكعبة مركزية الجسم). كبديل، تُستخدم سبيكة Cr-5Fe-1Y2O3 القائمة على الكروم في بعض التصميمات. كما يجري النظر في استخدام مركبات السيراميك المعدنية المعروفة باسم "سيرميت"، نظرًا لثباتها الحراري عند درجات الحرارة العالية وموصليتها الكهربائية الممتازة.

الاستقطابات

الاستقطاب، أو الجهد الزائد، هو فقدان في الجهد ناتج عن عيوب في المواد، والبنية المجهرية، وتصميم خلية الوقود. وينتج الاستقطاب عن المقاومة الأومية لأيونات الأكسجين المارة عبر الإلكتروليت (iRΩ)، وحواجز التنشيط الكهروكيميائي عند المصعد والمهبط، وأخيرًا استقطاب التركيز الناتج عن عدم قدرة الغازات على الانتشار بمعدلات عالية عبر المصعد والمهبط المساميين (يُشار إليه بـ ηA للمصعد و ηC للمهبط). [ 33 ] يمكن حساب جهد الخلية باستخدام المعادلة التالية:

V=هـ0-أناRω-ηجأتحoدهـ-ηأنoدهـ{\displaystyle {V}={E} _ {0}-{iR} _ {\ أوميغا } - {\ eta} _ {الكاثود} - {\ eta } _ {الأنود}}

أين:

  • هـ0{\displaystyle {E}_{0}}= جهد نرنست للمتفاعلات
  • R{\displaystyle R}= قيمة المقاومة المكافئة لثيفينين للأجزاء الموصلة كهربائياً من الخلية
  • ηجأتحoدهـ{\displaystyle {\eta }_{cathode}}= خسائر الاستقطاب في الكاثود
  • ηأنoدهـ{\displaystyle {\eta }_{anode}}= خسائر الاستقطاب في المصعد

في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs)، من المهم غالبًا التركيز على الاستقطاب الأومي واستقطاب التركيز، نظرًا لأن درجات حرارة التشغيل العالية لا تشهد استقطابًا كبيرًا عند التنشيط. ومع ذلك، مع اقتراب درجة حرارة التشغيل الدنيا لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (حوالي 600  درجة مئوية)، يصبح هذان الاستقطابان مهمين. [ 34 ]

تُستخدم المعادلة المذكورة أعلاه لتحديد جهد خلية الوقود الصلبة (في الواقع، جهد خلية الوقود بشكل عام). تُحقق هذه الطريقة توافقًا جيدًا مع بيانات تجريبية محددة (تم الحصول على عوامل مناسبة لها)، وتوافقًا ضعيفًا مع معايير التشغيل الأخرى غير التجريبية الأصلية. علاوة على ذلك، تتطلب معظم المعادلات المستخدمة إضافة العديد من العوامل التي يصعب أو يستحيل تحديدها. وهذا يُصعّب عملية تحسين معايير تشغيل خلية الوقود الصلبة، فضلًا عن اختيار تصميمها. ونظرًا لهذه الظروف، تم اقتراح بعض المعادلات الأخرى: [ 35 ]

هـSياFج=هـمأx-أنامأx⋅ηو⋅ر1ر1ر2⋅(1-ηو)+1{\displaystyle E_{SOFC}={\frac {E_{max}-i_{max}\cdot \eta _{f}\cdot r_{1}}{{\frac {r_{1}}{r_{2}}}\cdot \left(1-\eta _{f}\right)+1}}}

أين:

  • هـSياFج{\displaystyle E_{SOFC}}= جهد الخلية
  • هـمأx{\displaystyle E_{max}}= أقصى جهد يُعطى بواسطة معادلة نرنست
  • أنامأx{\displaystyle i_{max}}= أقصى كثافة تيار (لتدفق وقود معين)
  • ηو{\displaystyle \eta _{f}}= عامل استخدام الوقود [ 35 ] [ 36 ]
  • ر1{\displaystyle r_{1}}= المقاومة النوعية الأيونية للإلكتروليت
  • ر2{\displaystyle r_{2}}= المقاومة الكهربائية النوعية للإلكتروليت.

تم التحقق من صحة هذه الطريقة، وثبتت ملاءمتها لدراسات التحسين والحساسية في نمذجة الأنظمة المختلفة التي تستخدم خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة على مستوى المصنع. [ 37 ] وبفضل هذا الوصف الرياضي، يُمكن مراعاة الخصائص المختلفة لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة. فهناك العديد من المعايير التي تؤثر على ظروف تشغيل الخلية، مثل مادة الإلكتروليت، وسماكته، ودرجة حرارة الخلية، وتراكيب الغازات الداخلة والخارجة عند المصعد والمهبط، ومسامية الأقطاب، على سبيل المثال لا الحصر. ويتم حساب التدفق في هذه الأنظمة غالبًا باستخدام معادلات نافيير-ستوكس .

الاستقطاب الأومي

تنتج الخسائر الأومية في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) عن التوصيل الأيوني عبر الإلكتروليت والمقاومة الكهربائية التي تواجه تدفق الإلكترونات في الدائرة الكهربائية الخارجية. هذه خاصية جوهرية للمادة، وتحديدًا بنيتها البلورية والذرات المكونة لها. مع ذلك، يمكن استخدام عدة طرق لزيادة التوصيل الأيوني إلى أقصى حد. أولًا، يمكن للتشغيل عند درجات حرارة أعلى أن يقلل بشكل ملحوظ من هذه الخسائر الأومية. كما أن طرق التطعيم الاستبدالي، التي تهدف إلى تحسين البنية البلورية والتحكم في تركيز العيوب، تلعب دورًا هامًا في زيادة التوصيل. ومن الطرق الأخرى لتقليل المقاومة الأومية تقليل سمك طبقة الإلكتروليت.

الموصلية الأيونية

يمكن وصف المقاومة النوعية الأيونية للإلكتروليت كدالة لدرجة الحرارة بالعلاقة التالية: [ 35 ]

ر1=دلتاσ{\displaystyle r_{1}={\frac {\delta }{\sigma }}}

أين:دلتا{\displaystyle \delta }– سمك الإلكتروليت، وσ{\displaystyle \sigma }- الموصلية الأيونية.

يتم تعريف الموصلية الأيونية للأكسيد الصلب على النحو التالي: [ 35 ]

σ=σ0⋅هـ-هـR⋅تي{\displaystyle \sigma =\sigma _{0}\cdot e^{\frac {-E}{R\cdot T}}}

أين:σ0{\displaystyle \sigma _{0}}وهـ{\displaystyle E}– تعتمد العوامل على مواد الإلكتروليت،تي{\displaystyle T}– درجة حرارة الإلكتروليت، وR{\displaystyle R}– ثابت الغاز المثالي.

استقطاب التركيز

ينتج استقطاب التركيز عن قيود عملية على انتقال الكتلة داخل الخلية، ويمثل فقدان الجهد الناتج عن التغيرات المكانية في تركيز المواد المتفاعلة عند المواقع النشطة كيميائيًا. قد يحدث هذا عندما تستهلك التفاعلات الكهروكيميائية المواد المتفاعلة بسرعة أكبر من سرعة انتشارها داخل القطب المسامي، وقد ينتج أيضًا عن تغير في تركيب التدفق الكلي. ويعود السبب في ذلك إلى أن استهلاك المواد المتفاعلة في تدفقات المواد المتفاعلة يؤدي إلى انخفاض تركيزها أثناء انتقالها عبر الخلية، مما يتسبب في انخفاض الجهد الموضعي قرب نهاية الخلية.

يحدث استقطاب التركيز في كل من المصعد والمهبط. وقد يكون المصعد إشكاليًا بشكل خاص، إذ ينتج عن أكسدة الهيدروجين بخار ماء، مما يزيد من تخفيف تيار الوقود أثناء مروره عبر الخلية. يمكن التخفيف من هذا الاستقطاب عن طريق تقليل نسبة استخدام المواد المتفاعلة أو زيادة مسامية القطب، ولكن لكل من هاتين الطريقتين عيوب تصميمية كبيرة.

استقطاب التنشيط

ينتج استقطاب التنشيط عن حركية التفاعلات الكهروكيميائية. لكل تفاعل حاجز تنشيط معين يجب تجاوزه لإتمامه، ويؤدي هذا الحاجز إلى الاستقطاب. وينتج حاجز التنشيط عن عدة خطوات تفاعل كهروكيميائي معقدة، حيث تكون الخطوة المحددة لمعدل التفاعل هي المسؤولة عادةً عن الاستقطاب. تُستنتج معادلة الاستقطاب الموضحة أدناه بحل معادلة بتلر-فولمر في نطاق كثافة التيار العالية (حيث تعمل الخلية عادةً)، ويمكن استخدامها لتقدير استقطاب التنشيط.

ηأجت=RتيβzF×لن(أناأنا0){\displaystyle {\eta }_{act}={\frac {RT}{{\beta }zF}}\times ln\left({\frac {i}{{i}_{0}}}\right)}

أين:

  • R{\displaystyle R}= ثابت الغاز
  • تي0{\displaystyle {T}_{0}}= درجة حرارة التشغيل
  • β{\displaystyle {\beta }}= معامل نقل الإلكترون
  • z{\displaystyle z}= الإلكترونات المرتبطة بالتفاعل الكهروكيميائي
  • F{\displaystyle F}= ثابت فاراداي
  • أنا{\displaystyle i}= تيار التشغيل
  • أنا0{\displaystyle i_{0}}= كثافة تيار التبادل

يمكن تعديل الاستقطاب من خلال تحسين البنية المجهرية. يرتبط طول حدود الطور الثلاثي (TPB)، وهو الطول الذي تلتقي فيه المسارات المسامية والأيونية والإلكترونية، ارتباطًا مباشرًا بالطول النشط كهروكيميائيًا في الخلية. فكلما زاد الطول، زاد عدد التفاعلات الممكنة، وبالتالي قلّ استقطاب التنشيط. ويمكن تحسين طول حدود الطور الثلاثي من خلال ظروف المعالجة للتأثير على البنية المجهرية، أو من خلال اختيار المواد باستخدام موصل أيوني/إلكتروني مختلط لزيادة طول حدود الطور الثلاثي.

الخواص الميكانيكية

يركز البحث الحالي في مجال خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) بشكل كبير على تحسين أداء الخلية مع الحفاظ على خصائص ميكانيكية مقبولة، لأن الأداء الأمثل غالبًا ما يؤثر سلبًا على الخصائص الميكانيكية. ومع ذلك، يمثل الفشل الميكانيكي مشكلة كبيرة في تشغيل خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة. يتطلب وجود أنواع مختلفة من الأحمال والإجهاد الحراري أثناء التشغيل قوة ميكانيكية عالية. كما لا يمكن تجنب الإجهادات الإضافية المرتبطة بتغيرات الغلاف الجوي الغازي، والتي تؤدي إلى الاختزال أو الأكسدة، في التشغيل لفترات طويلة. [ 38 ] عندما تنفصل طبقات الأقطاب أو تتشقق، تُفقد مسارات التوصيل، مما يؤدي إلى إعادة توزيع كثافة التيار وتغيرات موضعية في درجة الحرارة. تؤدي هذه الانحرافات الموضعية في درجة الحرارة، بدورها، إلى زيادة الإجهادات الحرارية، مما يؤدي إلى انتشار الشقوق وانفصال الطبقات . بالإضافة إلى ذلك، عندما تتشقق الإلكتروليتات، لا يعود فصل الوقود عن الهواء مضمونًا، مما يزيد من خطر استمرار تشغيل الخلية. [ 39 ]

بما أن خلايا الوقود الصلبة (SOFCs) تتطلب مواد ذات موصلية أكسجين عالية، فإن الإجهادات الحرارية تُشكل مشكلة كبيرة. يرتبط معامل التمدد الحراري في البيروفسكايت الأيوني-الإلكتروني المختلط ارتباطًا مباشرًا بتركيز فراغات الأكسجين، والذي يرتبط بدوره بالموصلية الأيونية. [ 40 ] وبالتالي، تزداد الإجهادات الحرارية بالتناسب المباشر مع تحسن أداء الخلية. مع ذلك، فإن اعتماد تركيز فراغات الأكسجين على درجة الحرارة يعني أن معامل التمدد الحراري ليس خاصية خطية، مما يزيد من تعقيد القياسات والتنبؤات.

كما تزداد الإجهادات الحرارية مع تحسن أداء الخلية نتيجةً لزيادة الموصلية الأيونية، فإن مقاومة الكسر للمادة تنخفض أيضًا مع تحسن أداء الخلية. ويعود ذلك إلى أن السيراميك المسامي يُفضّل استخدامه لزيادة مواقع التفاعل. ومع ذلك، وكما هو موضح في المعادلة أدناه، تنخفض مقاومة الكسر مع ازدياد المسامية. [ 41 ]

كأناج=كأناج،0خبرة⁡(-بكص′){\displaystyle K_{IC}=K_{IC,0}\exp {(-b_{k}p')}}

أين:

كأناج{\displaystyle K_{IC}}= صلابة الكسر

كأناج،0{\displaystyle K_{IC,0}}= مقاومة الكسر للهيكل غير المسامي

بك{\displaystyle b_{k}}= ثابت محدد تجريبياً

ص′{\displaystyle p'}= المسامية

لذا، يجب هندسة المسامية بدقة لزيادة سرعة التفاعل إلى أقصى حد مع الحفاظ على مقاومة مقبولة للكسر. وبما أن مقاومة الكسر تمثل قدرة الشقوق أو المسام الموجودة مسبقًا على الانتشار، فإن مقياسًا أكثر فائدة هو إجهاد الفشل للمادة، لأنه يعتمد على أبعاد العينة بدلًا من قطر الشق. ويمكن أيضًا تقييم إجهادات الفشل في خلايا الوقود الصلبة باستخدام اختبار إجهاد ثنائي المحور حلقي. ويُفضل هذا النوع من الاختبارات عمومًا، لأن جودة حافة العينة لا تؤثر بشكل كبير على القياسات. ويُبين الشكل أدناه كيفية تحديد إجهاد الفشل للعينة. [ 42 ]

σجر=3Fجر2πحs2+((1-ν)دsuص2-دلoأد22دs2+(1+ν)ln⁡(دsuصدلoأد)){\displaystyle \sigma _{cr}={\frac {3F_{cr}}{2\pi h_{s}^{2}}}+{\Biggl (}(1-\nu ){\frac {D_{sup}^{2}-D_{load}^{2}}{2D_{s}^{2}}}+(1+\nu )\ln \left({\frac {D_{sup}}{D_{load}}}\right){\Biggr )}}

أين:

σجر{\displaystyle \sigma _{cr}}= إجهاد الفشل للتشوه الصغير

Fجر{\displaystyle F_{cr}}= القوة المطبقة الحرجة

حs{\displaystyle h_{s}}= ارتفاع العينة

ν{\displaystyle \nu }= نسبة بواسون

د{\displaystyle D}= القطر (sup = حلقة الدعم، load = حلقة التحميل، s = العينة)

مع ذلك، لا تصح هذه المعادلة للانحرافات التي تتجاوز نصف ساعة [ 43 ] ، مما يجعلها أقل ملاءمة للعينات الرقيقة، التي تحظى بأهمية كبيرة في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs). لذا، ورغم أن هذه الطريقة لا تتطلب معرفة حجم الشقوق أو المسام، إلا أنه يجب استخدامها بحذر شديد، وهي أكثر ملاءمة للطبقات الداعمة في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة منها للطبقات النشطة. إضافةً إلى إجهادات الفشل وصلابة الكسر، فإن تصميمات خلايا الوقود الحديثة التي تُفضل الموصلات الأيونية الإلكترونية المختلطة (MIECs)، تُشكل فيها ظاهرة الزحف (التشوه) مشكلة كبيرة أخرى، إذ غالبًا ما تعمل أقطاب MIEC عند درجات حرارة تتجاوز نصف درجة انصهارها. ونتيجةً لذلك، يجب أيضًا مراعاة زحف الانتشار [ 44 ] .

ϵ˙هـqجرهـهـص=ك~0دتيσهـqمدزرأأنانن{\displaystyle {\dot {\epsilon }}_{eq}^{creep}={\frac {{\tilde {k}}_{0}D}{T}}{\frac {\sigma _{eq}^{m}}{d_{grain}^{n}}}}

أين:

ϵ˙هـqجرهـهـص{\displaystyle {\dot {\epsilon }}_{eq}^{creep}}= إجهاد الزحف المكافئ

د{\displaystyle D}= معامل الانتشار

تي{\displaystyle T}= درجة الحرارة

ك~0{\displaystyle {\tilde {k}}_{0}}= ثابت الحركة

σهـq{\displaystyle \sigma _{eq}}= الإجهاد المكافئ (مثل فون ميزس)

م{\displaystyle m}= عامل الإجهاد الزحفي الأسي

ن{\displaystyle n}= أس حجم الجسيمات (2 لزحف نابارو-هيرينغ ، 3 لزحف كوبل )

لذا، فإن معرفة البنية المجهرية ذات أهمية بالغة لنمذجة معدلات إجهاد الزحف بدقة . ونظرًا لصعوبة اختبار خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة ميكانيكيًا عند درجات حرارة عالية، ولتطور بنيتها المجهرية على مدار عمرها التشغيلي نتيجة نمو الحبيبات وتضخمها، فإن سلوك الزحف الفعلي لهذه الخلايا لا يزال غير مفهوم تمامًا.

هدف

تُحدد وزارة الطاقة الأمريكية متطلباتها المستهدفة بـ 40,000 ساعة تشغيل لتطبيقات خلايا الوقود الثابتة ، وأكثر من 5,000 ساعة لأنظمة النقل ( مركبات خلايا الوقود )، بتكلفة تصنيع تبلغ 40 دولارًا أمريكيًا/كيلوواط لنظام يعمل بالفحم  بقدرة 10 كيلوواط [ 45 ]، دون أي متطلبات إضافية. ويجب مراعاة تأثيرات العمر الافتراضي (استقرار الطور، والتوافق مع التمدد الحراري، وهجرة العناصر، والتوصيلية، والتقادم). ويبلغ هدف تحالف تحويل الطاقة في الحالة الصلبة لعام 2008 (المؤقت) للتدهور الكلي 4.0% لكل 1,000 ساعة. [ 46 ]

بحث

تتجه الأبحاث حاليًا نحو خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) ذات درجة حرارة منخفضة (600  درجة مئوية). يمكن لأنظمة درجات الحرارة المنخفضة خفض التكاليف عن طريق تقليل تكاليف العزل والمواد وبدء التشغيل والتكاليف المتعلقة بالتدهور. مع ارتفاع درجات حرارة التشغيل، يزيد تدرج درجة الحرارة من شدة الإجهادات الحرارية، مما يؤثر على تكلفة المواد وعمر النظام. [ 47 ] من شأن نظام درجة حرارة متوسطة (650-800  درجة مئوية) أن يُمكّن من استخدام مواد معدنية أرخص ذات خصائص ميكانيكية وموصلية حرارية أفضل . وقد أظهرت التطورات الحديثة في هياكل الإلكتروليت النانوية قدرتها على خفض درجات حرارة التشغيل إلى حوالي 350  درجة مئوية، مما يُتيح استخدام مكونات فولاذية ومطاطية / بوليمرية أرخص . [ 48 ]

يُحقق خفض درجات حرارة التشغيل فائدة إضافية تتمثل في زيادة الكفاءة. وتزداد الكفاءة النظرية لخلايا الوقود مع انخفاض درجة الحرارة. فعلى سبيل المثال، ترتفع كفاءة خلية الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون كوقود من 63% إلى 81% عند خفض درجة حرارة النظام من 900  درجة مئوية إلى 350  درجة مئوية. [ 48 ]

تُجرى حاليًا أبحاث لتحسين مرونة استخدام أنواع الوقود المختلفة في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs). فبينما تم تحقيق تشغيل مستقر باستخدام مجموعة متنوعة من أنواع الوقود الهيدروكربوني، تعتمد هذه الخلايا عادةً على معالجة الوقود خارجيًا. في حالة الغاز الطبيعي ، يُعاد تشكيل الوقود إما خارجيًا أو داخليًا، وتُزال مركبات الكبريت . تُضيف هذه العمليات إلى تكلفة أنظمة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة وتعقيدها. ويجري العمل حاليًا في عدد من المؤسسات لتحسين استقرار مواد الأنود لأكسدة الهيدروكربونات، وبالتالي تخفيف متطلبات معالجة الوقود وخفض تكاليف محطة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة.

تُجرى أبحاثٌ أيضًا لتقليل وقت بدء التشغيل بهدف تطبيق خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) في التطبيقات المتنقلة. [ 49 ] ويمكن تحقيق ذلك جزئيًا عن طريق خفض درجات حرارة التشغيل، كما هو الحال في خلايا الوقود ذات غشاء تبادل البروتونات (PEMFCs). [ 50 ] ونظرًا لمرونة أنواع الوقود التي تستخدمها، يمكن تشغيلها باستخدام الديزل المُعاد تشكيله جزئيًا ، مما يجعل خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) خيارًا جذابًا كوحدات طاقة مساعدة (APU) في الشاحنات المبردة.

على وجه التحديد، تعمل شركة دلفي لأنظمة السيارات على تطوير خلية وقود أكسيد صلب (SOFC) لتشغيل الوحدات المساعدة في السيارات والشاحنات، بينما أوقفت شركة بي إم دبليو مؤخرًا مشروعًا مماثلًا. ستولد خلية الوقود هذه، ذات درجة الحرارة العالية، كل الكهرباء اللازمة لتصغير حجم المحرك وزيادة كفاءته. ستعمل خلية الوقود هذه بنفس نوع البنزين أو الديزل المستخدم في المحرك، وستحافظ على تشغيل وحدة تكييف الهواء والأنظمة الكهربائية الأخرى الضرورية، بينما يتوقف المحرك عن العمل عند عدم الحاجة إليه (مثلًا، عند إشارة المرور أو محطة الشاحنات). [ 51 ]

تعمل شركة رولز رويس على تطوير خلايا وقود أكسيد صلب تُنتج بتقنية الطباعة الحريرية على مواد خزفية رخيصة الثمن. [ 52 ] كما تعمل شركة رولز رويس لأنظمة خلايا الوقود المحدودة على تطوير نظام هجين يعمل بتوربينات الغاز وخلايا وقود أكسيد صلب، ويُغذى بالغاز الطبيعي، لتطبيقات توليد الطاقة بقدرة تصل إلى ميغاواط (مثل مشروع فيوتشرجين ).

يجري مختبر شاه في جامعة نورث وسترن دراسة الطباعة ثلاثية الأبعاد كتقنية تصنيع محتملة لتسهيل إنتاج خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC). تتيح هذه التقنية مرونة أكبر في بنية الخلية، مما قد يؤدي إلى تصميمات أكثر كفاءة. ويمكن تطبيق هذه العملية على إنتاج أي جزء من الخلية. تعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد على دمج حوالي 80% من جزيئات السيراميك مع 20% من المواد الرابطة والمذيبات، ثم تحويل هذا المزيج إلى حبر يُغذى إلى طابعة ثلاثية الأبعاد. نظرًا لتقلب بعض المذيبات، يتصلب حبر السيراميك فورًا تقريبًا. ولأن المذيب لا يتبخر بالكامل، يحتفظ الحبر ببعض المرونة قبل تسخينه في درجة حرارة عالية لزيادة كثافته. تسمح هذه المرونة بتسخين الخلايا بشكل دائري، مما يزيد من مساحة السطح التي تحدث عليها التفاعلات الكهروكيميائية، وبالتالي يرفع كفاءة الخلية. كما تتيح تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد طباعة طبقات الخلية فوق بعضها البعض، بدلًا من الحاجة إلى خطوات تصنيع وتكديس منفصلة. يسهل التحكم في سمك الطبقة، ويمكن صنعها بالحجم والشكل المطلوبين بدقة، مما يقلل من الهدر إلى أدنى حد. [ 53 ]

طورت شركة سيريس باور المحدودة مجموعة خلايا وقود أكسيد صلب منخفضة التكلفة ودرجة الحرارة (500-600 درجة) باستخدام أكسيد السيريوم والغادولينيوم (CGO) بدلاً من السيراميك القياسي المستخدم حاليًا في الصناعة، وهو الزركونيا المثبتة بالإيتريا ( YSZ )، مما يسمح باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لدعم السيراميك. [ 54 ]

طورت شركة Solid Cell Inc. بنية خلية فريدة ومنخفضة التكلفة تجمع بين خصائص التصميمات المستوية والأنبوبية، بالإضافة إلى وصلة سيرميت خالية من الكروم .

يركز مركز الكيمياء الكهربائية ذات درجة الحرارة العالية (HITEC) في جامعة فلوريدا، غينزفيل، على دراسة النقل الأيوني، والظواهر التحفيزية الكهربائية، والخصائص الميكروية للمواد الموصلة للأيونات. [ 55 ]

لقد أثبتت شركة SiEnergy Systems، وهي شركة منبثقة عن جامعة هارفارد، أنها أول خلية وقود صلبة ذات طبقة رقيقة على نطاق واسع يمكنها العمل عند درجة حرارة 500 درجة. [ 56 ]

SOEC

خلية التحليل الكهربائي لأكسيد صلب (SOEC) هي خلية وقود أكسيد صلب مضبوطة في وضع التجديد لتحليل الماء كهربائياً باستخدام إلكتروليت أكسيد صلب أو سيراميكي لإنتاج غاز الأكسجين والهيدروجين . [ 57 ]

يمكن أيضًا استخدام خلايا التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب (SOECs) لإجراء التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون لإنتاج أول أكسيد الكربون والأكسجين [ 58 ] أو حتى التحليل الكهربائي المشترك للماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغاز التخليقي والأكسجين.

ITSOFC

 تُسمى خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) التي تعمل في نطاق درجة حرارة متوسطة (IT)، أي بين 600 و800 درجة مئوية، بخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة متوسطة درجة الحرارة (ITSOFCs). ونظرًا لارتفاع معدلات التدهور وتكاليف المواد عند درجات حرارة تتجاوز 900  درجة مئوية، يُعد تشغيل خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة عند درجات حرارة منخفضة أكثر جدوى اقتصاديًا. ويُعدّ السعي نحو تطوير خلايا وقود صلبة مؤكسدة متوسطة الأداء موضوعًا للعديد من الأبحاث والتطويرات حاليًا. ومن بين المجالات التي تُركز عليها الأبحاث مادة الكاثود. ويُعتقد أن تفاعل اختزال الأكسجين مسؤول عن جزء كبير من فقدان الأداء، لذا يجري دراسة النشاط التحفيزي للكاثود وتحسينه من خلال تقنيات مختلفة، بما في ذلك تشريب المحفز. وقد أثبتت الأبحاث التي أُجريت على NdCrO3 أنه مادة كاثود محتملة لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة متوسطة درجة الحرارة نظرًا لثباته الكيميائي الحراري ضمن نطاق درجة الحرارة المذكور. [ 59 ]

يُعدّ مجال مواد الإلكتروليت أحد المجالات التي تحظى باهتمام كبير. ولجعل خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFCs) قادرة على المنافسة في السوق، تسعى خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة ذات درجة الحرارة المتوسطة (ITSOFCs) إلى خفض درجة حرارة التشغيل باستخدام مواد جديدة بديلة. ومع ذلك، فإن كفاءة هذه المواد واستقرارها يحدّان من جدواها. ومن بين الخيارات المتاحة لمواد الإلكتروليت الجديدة، مركبات السيراميك الملحية السيرية (CSCs). ويمكن لمركبات الإلكتروليت ثنائية الطور من نوع CSC، وهي GDC (سيريا مطعمة بالغادولينيوم) وSDC (سيريا مطعمة بالساماريا)-MCO3 (حيث M = Li أو Na أو K، أو كربونات منفردة أو خليط منها)، أن تصل إلى كثافة طاقة تتراوح بين 300 و800  ميلي واط/ سم² . [ 60 ]

خلايا الوقود الصلبة ذات درجة الحرارة المنخفضة

تُعدّ خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة منخفضة الحرارة (LT-SOFCs)، التي تعمل عند درجات حرارة أقل من 650  درجة مئوية، ذات أهمية بالغة للبحوث المستقبلية، إذ تُشكّل درجات الحرارة العالية حاليًا العائق الرئيسي أمام تطوير ونشر خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة. تتميز هذه الخلايا بموثوقية أعلى نظرًا لانخفاض التباين الحراري وسهولة إحكام إغلاقها. إضافةً إلى ذلك، تتطلب درجات الحرارة المنخفضة عزلًا أقل، ما يُقلّل التكلفة. كما يُساهم تنوّع خيارات المواد المستخدمة في الوصلات البينية وأختام الضغط غير الزجاجية/الخزفية في خفض التكلفة بشكل أكبر. ولعلّ الأهم من ذلك، أنه عند درجات الحرارة المنخفضة، يُمكن تشغيل هذه الخلايا بسرعة أكبر وباستهلاك طاقة أقل، ما يُتيح استخدامها في التطبيقات المحمولة والقابلة للنقل.

مع انخفاض درجة الحرارة، تزداد الكفاءة النظرية القصوى لخلايا الوقود، على عكس دورة كارنو. فعلى سبيل المثال، تزداد الكفاءة النظرية القصوى لخلية وقود أكسيد صلب (SOFC) باستخدام أول أكسيد الكربون كوقود من 63% عند 900  درجة مئوية إلى 81% عند 350  درجة مئوية. [ 61 ]

هذه مشكلة تتعلق بالمواد، لا سيما بالنسبة للإلكتروليت في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC). يُعدّ YSZ الإلكتروليت الأكثر شيوعًا نظرًا لاستقراره الفائق، على الرغم من أنه لا يتمتع بأعلى موصلية. حاليًا، يبلغ الحد الأدنى لسمك إلكتروليت YSZ حوالي 10 ميكرومتر بسبب طرق الترسيب، وهذا يتطلب درجة حرارة أعلى من 700  درجة مئوية. لذلك، لا يمكن تشغيل خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) في درجات حرارة منخفضة إلا باستخدام إلكتروليتات ذات موصلية أعلى. تشمل البدائل المختلفة التي قد تنجح في درجات الحرارة المنخفضة السيريوم المُطعّم بالغادولينيوم (GDC) والبزموت المُثبّت بكاتيون الإربيا (ERB). تتميز هذه المواد بموصلية أيونية فائقة في درجات الحرارة المنخفضة، ولكن ذلك يأتي على حساب انخفاض الاستقرار الديناميكي الحراري. تصبح إلكتروليتات CeO₂ موصلة إلكترونيًا، بينما تتحلل إلكتروليتات Bi₂O₃ إلى بزموت فلزي في ظل بيئة الوقود المختزلة. [ 62 ]

للتغلب على هذه المشكلة، ابتكر الباحثون إلكتروليتًا ثنائي الطبقات متدرجًا وظيفيًا من السيريوم/أكسيد البزموت، حيث تحمي طبقة أكسيد السيريوم والغاليوم (GDC) على جانب المصعد طبقة أكسيد البزموت والكبريت (ESB) من التحلل، بينما تمنع طبقة أكسيد البزموت والكبريت (ESB) على جانب المهبط تسرب التيار عبر طبقة أكسيد السيريوم والغاليوم (GDC). يؤدي هذا إلى جهد دائرة مفتوحة قريب من الجهد النظري (OPC) باستخدام إلكتروليتين عاليي التوصيل، واللذين لم يكونا مستقرين بما يكفي للتطبيق بمفردهما. أثبتت هذه الطبقة الثنائية استقرارها لمدة 1400 ساعة من الاختبار عند 500  درجة مئوية، ولم تُظهر أي مؤشر على تكوّن طور بيني أو عدم تطابق حراري. في حين أن هذا يُمثل تقدمًا نحو خفض درجة حرارة تشغيل خلايا الوقود الصلبة (SOFCs)، فإنه يفتح أيضًا آفاقًا للبحوث المستقبلية لمحاولة فهم هذه الآلية. [ 63 ]

مقارنة الموصلية الأيونية لمختلف الإلكتروليتات الصلبة المؤكسدة

تعامل باحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا مع عدم استقرار مركب BaCeO₃ بطريقة مختلفة. فقد استبدلوا جزءًا محددًا من السيريوم (Ce) في BaCeO₃ بالزركونيوم (Zr) لتكوين محلول صلب يتميز بموصلية بروتونية، بالإضافة إلى استقرار كيميائي وحراري ضمن نطاق الظروف المناسبة لتشغيل خلايا الوقود. وقد تم التوصل إلى تركيبة جديدة محددة، Ba(Zr₀.₁Ce₀.₇Y₀.₂ ) O₃ - δ ( BZCY₇)، تُظهر أعلى موصلية أيونية بين جميع مواد الإلكتروليت المعروفة لتطبيقات خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC). تم تصنيع هذا الإلكتروليت عن طريق الضغط الجاف للمساحيق، مما أتاح إنتاج أغشية خالية من الشقوق بسماكة أقل من 15 ميكرومتر. قد يُسهم تطبيق هذه الطريقة البسيطة والفعالة من حيث التكلفة في خفض تكاليف تصنيع خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة بشكل ملحوظ. [ 64 ] مع ذلك، يعمل هذا الإلكتروليت عند درجات حرارة أعلى من نموذج الإلكتروليت ثنائي الطبقات، حيث تصل درجة حرارته إلى 600 درجة مئوية بدلًا من 500 درجة مئوية.  

في الوقت الحالي، وبالنظر إلى حالة المجال لخلايا الوقود الصلبة ذات درجة الحرارة المنخفضة، فإن التقدم في مجال الإلكتروليت سيحقق أكبر قدر من الفوائد، ولكن البحث في مواد الأنود والكاثود المحتملة سيؤدي أيضًا إلى نتائج مفيدة، وقد بدأ مناقشته بشكل متكرر في الأدبيات.

SOFC-GT

نظام SOFC -GT هو نظام يتألف من خلية وقود أكسيد صلب مُدمجة مع توربين غازي. وقد قيّمت شركتا سيمنز وستنجهاوس ورولز رويس هذه الأنظمة كوسيلة لتحقيق كفاءة تشغيل أعلى من خلال تشغيل خلية الوقود تحت ضغط. وتتضمن أنظمة SOFC-GT عادةً إعادة تدوير الغلاف الجوي الأنودي و/أو الكاثودي، مما يزيد من الكفاءة .

نظرياً، يمكن أن يؤدي الجمع بين خلية الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) والتوربين الغازي إلى كفاءة إجمالية عالية (كهربائية وحرارية). [ 65 ] كما أن الجمع بين خلية الوقود الصلبة المؤكسدة والتوربين الغازي في نظام تبريد وتدفئة وتوليد طاقة (أو توليد ثلاثي ) (عبر نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ) لديه القدرة على تحقيق كفاءات حرارية أعلى في بعض الحالات. [ 66 ]

من الميزات الأخرى للنظام الهجين المُقترح تحقيق نسبة احتجاز كاملة لثاني أكسيد الكربون مع كفاءة طاقة عالية مماثلة . هذه الميزات، مثل انعدام انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وكفاءة الطاقة العالية، تجعل أداء محطة توليد الطاقة جديرًا بالملاحظة. [ 67 ]

DCFC

للاستخدام المباشر للفحم الصلب كوقود دون الحاجة إلى عمليات تغويز أو إصلاح إضافية، طُوّرت خلية وقود الكربون المباشر ( DCFC ) كمفهوم جديد واعد لنظام تحويل الطاقة عالي الحرارة. وقد صُنّف التقدم المُحرز في تطوير خلية وقود الكربون المباشر القائمة على الفحم بشكل أساسي وفقًا لمواد الإلكتروليت المستخدمة، مثل الأكسيد الصلب، والكربونات المنصهرة، والهيدروكسيد المنصهر، بالإضافة إلى الأنظمة الهجينة التي تتكون من إلكتروليت ثنائي من الأكسيد الصلب والكربونات المنصهرة، أو من إلكتروليت الأكسيد الصلب مع الأنود السائل (الحديد، والفضة، والإنديوم، والقصدير، والأنتيمون، والرصاص، والبزموت، وسبائكه، ومزيجه من المعدن وأكسيد المعدن). [68] وقد أظهرت أبحاث الباحثين على خلية وقود الكربون المباشر باستخدام GDC - Li/Na₂CO₃ كإلكتروليت ، و Sm₀.₅Sr₀.₅CoO₃ ككاثود ، أداءً جيدًا . يمكن الوصول إلى أعلى كثافة طاقة تبلغ 48  مللي واط * سم −2  عند 500 درجة مئوية باستخدام الأكسجين وثاني أكسيد الكربون كمؤكسد ، ويكون النظام بأكمله مستقرًا ضمن نطاق درجة الحرارة من 500  درجة مئوية إلى 600  درجة مئوية. [ 69 ]

خلية وقود أكسيد صلب تعمل بغاز مكب النفايات

تُنتج كل أسرة نفايات يوميًا. في عام ٢٠٠٩، أنتج الأمريكيون حوالي ٢٤٣ مليون طن من النفايات الصلبة البلدية، أي ما يعادل ٤.٣ رطل من النفايات للفرد يوميًا. تُرسل كل هذه النفايات إلى مكبات النفايات. يُعد غاز مكبات النفايات، الناتج عن تحلل النفايات المتراكمة، مصدرًا قيّمًا للطاقة نظرًا لأن الميثان مكون رئيسي فيه. حاليًا، تقوم معظم مكبات النفايات إما بحرق الغاز في مشاعل أو بحرقه في محركات ميكانيكية لتوليد الكهرباء. تكمن مشكلة المحركات الميكانيكية في أن الاحتراق غير الكامل للغازات قد يؤدي إلى تلوث الغلاف الجوي، كما أنها غير فعالة للغاية.

تكمن مشكلة استخدام غاز مدافن النفايات كوقود لنظام خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (SOFC) في احتوائه على كبريتيد الهيدروجين. أي مدفن نفايات يستقبل النفايات العضوية يحتوي على ما يقارب 50-60 جزءًا في المليون من كبريتيد الهيدروجين، وحوالي 1-2 جزء في المليون من المركابتانات. مع ذلك، فإن مواد البناء التي تحتوي على مركبات الكبريت القابلة للاختزال، وخاصة الكبريتات الموجودة في ألواح الجبس، قد تتسبب في مستويات أعلى بكثير من الكبريتيدات تصل إلى مئات الأجزاء في المليون. عند درجات حرارة تشغيل تبلغ 750  درجة مئوية، تبدأ تركيزات كبريتيد الهيدروجين التي تبلغ حوالي 0.05 جزء في المليون بالتأثير على أداء خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة.

Ni + H 2 S → NiS + H 2

يتحكم التفاعل المذكور أعلاه في تأثير الكبريت على المصعد.

يمكن منع ذلك من خلال وجود هيدروجين أساسي يتم حسابه أدناه.

عند درجة حرارة 453 كلفن، يكون ثابت الاتزان 7.39 × 10⁻⁵

قيمة ΔG المحسوبة عند 453 كلفن هي 35.833 كيلوجول/مول

باستخدام حرارة التكوين القياسية والإنتروبيا ΔG عند درجة حرارة الغرفة (298 كلفن)، كانت النتيجة 45.904 كيلوجول/مول

عند استقراء درجة الحرارة إلى 1023 كلفن، تكون قيمة ΔG هي -1.229 كيلوجول/مول

عند الاستبدال، تكون قيمة ثابت التوازن (K eq) عند درجة حرارة 1023 كلفن هي 1.44 × 10⁻⁴ . وبالتالي، نظريًا ، نحتاج إلى 3.4% من الهيدروجين لمنع تكوّن كبريتيد النيكل (NiS) عند تركيز 5 جزء في المليون من كبريتيد الهيدروجين (H₂S ) . [ 70 ]

RSOC

أدى الاحتياج إلى الابتكار في سوق تخزين الطاقة إلى إجراء أبحاث في خلايا الأكسيد الصلب العكسية (RSOCs) . تتميز هذه الخلايا بقدرتها على تحويل الطاقة [ 71 ] من خلال العمل بالتناوب كخلايا وقود أكسيد صلب (SOFCs) وخلايا تحليل كهربائي أكسيد صلب (SOECs) ، مما يُسهم في تطوير الجيل القادم من تقنيات الطاقة النظيفة التي تواجه صعوبات في نقل الطاقة وتخزينها. في عام 2023، تم "رفض" أو فقدان 34% من الطاقة المُزوَّدة للشبكة، أي أنها لم تصل إلى الناتج النهائي المُخصَّص لها (مثل الحرارة المنبعثة من مصباح كهربائي بدلاً من انبعاثات الفوتونات فقط). [ 72 ] من شأن وجود طريقة فعّالة لتحويل الهيدروجين الأخضر إلى طاقة، أو الطاقة إلى هيدروجين للتخزين، أن يُساعد بشكل كبير في تقليل فقد الطاقة وتحسين الكفاءة الإجمالية لتقنيات الطاقة النظيفة الناشئة.

تمثيل RSOC في كل من تكوينات SOEC و SOFC

تعمل خلايا الوقود الصلبة ذات الطور العكسي (RSOCs) بشكل مشابه لخلايا الوقود الصلبة التقليدية (SOFCs)، ولكنها إما تستهلك وقود الهيدروجين لإنتاج الكهرباء (إنتاج الطاقة) والأكسجين، أو تعمل بالعكس، فتستهلك الكهرباء والأكسجين لإنتاج الهيدروجين (تخزين الطاقة). ولهذا السبب، أصبح استخدام مصطلحي "المصعد" و"المهبط" غير دقيق، إذ يمكن لكلا القطبين العمل كمصعد أو مهبط حسب اتجاه استهلاك الوقود. ويُفضّل استخدام مصطلحي "قطب الوقود" و"قطب الأكسجين" [ 71 ] ، حيث يستهلك مهبط الوقود الوقود ويؤكسده (في تكوين خلية الوقود الصلبة)، أو يختزل النواتج لتوفير الوقود (في تكوين خلية التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب). أما قطب الأكسجين، فيختزل الأكسجين (في تكوين خلية الوقود الصلبة)، أو يؤكسد أيونات الأكسجين لإنتاج غاز الأكسجين (في تكوين خلية التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب) [ 73 ] . وكما هو الحال في خلايا الوقود الصلبة التقليدية، يُصنع قطب الوقود عادةً من خليط من النيكل والزركونيا المُثبّتة بالإيتريوم. يتكون قطب الأكسجين عادة من مواد البيروفسكايت ، مثل فيريت اللانثانوم سترونتيوم كوبالت (LCSF) وكروميت اللانثانوم سترونتيوم (LSC).

ينصبّ الاهتمام البحثي في ​​مجال خلايا الأكسجين ذات السعة المنخفضة (RSOCs) بشكل كبير على مادة كاثود الأكسجين. وكما ذُكر سابقًا، فإن المادة التقليدية لكاثود الأكسجين في هذه الخلايا هي البيروفسكايت. تُستخدم البيروفسكايت (صيغتها ABO3 ) نظرًا لبنيتها المكعبة التي تسمح بتوصيل الأكسجين. [ 74 ] ومن بين أنواع البيروفسكايت المستخدمة في خلايا الأكسجين ذات السعة المنخفضة، يوجد أيون من اللانثانيدات أو الفلزات القلوية الترابية في الموقع A، وفلز انتقالي صغير نصف القطر في الموقع B. وتبرز مشاكل شائعة عند النظر في أوضاع التشغيل المختلفة، ودرجات الحرارة العالية، والحاجة إلى عمر تشغيلي طويل.

تُجرى حاليًا أبحاثٌ على تركيباتٍ مختلفةٍ من البيروفسكايت لتحسين أدائها في خلايا الطاقة الشمسية العضوية ذات السعة الثابتة (RSOC). يُعدّ LaMnO3 المُطعّم بالسترونتيوم أكثر أنواع البيروفسكايت شيوعًا، إلا أن انخفاض موصليته الأيونية يؤدي إلى ضعف أدائه في تكوين خلايا الطاقة الشمسية العضوية ذات السعة الثابتة (SOEC). تحظى أنواع البيروفسكايت التي تحتوي على الكوبالت بدلًا من المنغنيز في الموقع B باهتمامٍ بحثيٍّ كبيرٍ نظرًا لموصليتها الإلكترونية العالية. يُعدّ تطعيم الموقع A بالسترونتيوم (Sr) والباريوم (Ba) شائعًا لأنه يُحسّن السعة الزائفة للبيروفسكايت. كما تُجرى أبحاثٌ على العديد من تركيبات المعادن المختلفة في هياكل البيروفسكايت لاستخدامها في تطبيقات خلايا الطاقة الشمسية العضوية ذات السعة الثابتة (RSOC) والخلايا الشمسية .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بادوال، إس بي إس. "مراجعة التقدم المحرز في خلايا الوقود الصلبة ذات درجة الحرارة العالية" . مجلة الجمعية الأسترالية للخزف . 50 (1). مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2014.
  2. 1 2 سينغ، مانديب؛ زابا، داريو؛ كوميني، إليزابيتا (أغسطس 2021). "خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة: عقد من التقدم، والآفاق المستقبلية، والتحديات". المجلة الدولية لطاقة الهيدروجين . 46 (54): 27643-27674 . Bibcode : 2021IJHE...4627643S . doi : 10.1016/j.ijhydene.2021.06.020 . S2CID 237909427 . 
  3. بولدرين ، بول؛ براندون، نايجل ب . ( 11 يوليو 2019). "التقدم والتوقعات لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة لتطبيقات النقل". مجلة Nature Catalysis . 2 (7): 571-577 . doi : 10.1038/s41929-019-0310-y . hdl : 10044/1/73325 . S2CID 199179410 . 
  4. ↑ غاو، يانغ؛ تشانغ، مينغمينغ؛ فو، مين؛ هو، وينجينغ؛ تونغ، هوا؛ تاو، زيتيان (سبتمبر 2023). "مراجعة شاملة للتطورات الحديثة في مواد الكاثود لخلايا الوقود الصلبة الموصلة للبروتونات" . مراجعات الطاقة . 2 (3) 100038. Bibcode : 2023EnRev...200038G . doi : 10.1016/j.enrev.2023.100038 . S2CID 259652830 . 
  5. ↑ فيغنيش، د.؛ روت، إيلا (2 مارس 2023). "التحديات التكنولوجية والتقدم في موصلات البروتونات: مراجعة" . الطاقة والوقود . 37 (5): 3428-3469 . Bibcode : 2023EnFue..37.3428V . doi : 10.1021/acs.energyfuels.2c03926 . S2CID 256964689 . 
  6. ↑ وانغ، تشي؛ فان، هوي؛ شياو، يانفي؛ تشانغ، ييهي (نوفمبر 2022). "تطبيقات وتطورات حديثة للعناصر الأرضية النادرة في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة". مجلة العناصر الأرضية النادرة . 40 (11): 1668-1681 . Bibcode : 2022JREar..40.1668W . doi : 10.1016/j.jre.2021.09.003 . S2CID 240563264 . 
  7. ↑ هاجن، أنكه؛ راسموسن، ينس إف بي؛ ثيدين، كارل (سبتمبر 2011). "متانة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة باستخدام وقود يحتوي على الكبريت". مجلة مصادر الطاقة . 196 (17): 7271-7276 . Bibcode : 2011JPS...196.7271H . doi : 10.1016/j.jpowsour.2011.02.053 .
  8. ↑ كيم، جون هيوك؛ ليو، مينغفي؛ تشين، يو؛ مورفي، رايان؛ تشوي، يونغمان؛ ليو، يينغ؛ ليو، ميلين (5 نوفمبر 2021). "فهم تأثير التسمم بالكبريت على نشاط إصلاح الميثان في مصعد خلية وقود أكسيد صلب". ACS Catalysis . 11 (21): 13556–13566 . doi : 10.1021/acscatal.1c02470 .
  9. ^ بولدرين، بول. رويز تريجو، إنريكي؛ ميرميلستين، جوشوا؛ بيرموديز مينينديز، خوسيه ميغيل؛ راميريز رينا، توماس؛ براندون، نايجل ب. (23 نوفمبر 2016). "استراتيجيات لمواد خلايا وقود الأكسيد الصلب المتحملة للكربون والكبريت، تتضمن دروسًا من الحفز غير المتجانس" . المراجعات الكيميائية . 116 (22): 13633–13684 . دوى : 10.1021/acs.chemrev.6b00284 . اتش دي ال : 10044/1/41491 . بميد 27933769 . 
  10. ↑ حققت خلايا الوقود الخزفية أفضل كفاءة عالمية بلغت 60% لوحدات توليد الكهرباء الخاصة بها. مؤرشف في 3 يونيو 2014 على موقع Wayback Machine . شركة خلايا الوقود الخزفية المحدودة. 19 فبراير 2009
  11. 1 2 توليد الكهرباء من الخشب من خلال الجمع بين التغويز وخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة ، أطروحة دكتوراه لفلوريان ناجل، المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، 2008
  12. ↑ رادين أحمد، نيكداليلا؛ آزاد، عطية تسفية؛ صغير، محمد؛ تاويكون، جونتاكان؛ بكر، محمد سيف الله أبو؛ رضا، محمد سومون؛ آزاد، أبو الكلام (مارس 2020). "مراجعة حول الغاز التخليقي المشتق من الكتلة الحيوية لتطبيقات توليد الطاقة والحرارة المشتركة القائمة على خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة". مجلة مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 119 109560. Bibcode : 2020RSERv.11909560R . doi : 10.1016/j.rser.2019.109560 .
  13. ↑ شو، تشيدونغ؛ غو، زينغجيا؛ شيا، لينغتشاو؛ هي، تشيجياو؛ لي، تشنغ؛ تيميتوب بيلو، إدريس؛ تشنغ، كيتشينغ؛ ني، مينغ (فبراير 2022). "مراجعة شاملة لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة العاملة على أنواع مختلفة من الوقود البديل الواعد". تحويل الطاقة وإدارتها . 253 115175. Bibcode : 2022ECM...25315175X . doi : 10.1016/j.enconman.2021.115175 . hdl : 10397/97578 .
  14. ↑ ساميس، ن.م. وآخرون (2005). "تصميم وتصنيع مكدس خلايا وقود أكسيد صلب مدعوم بأنبوب دقيق بقدرة 100 واط". مجلة مصادر الطاقة . 145 (2): 428-434 . Bibcode : 2005JPS...145..428S . doi : 10.1016/j.jpowsour.2005.01.079 . 
  15. ↑ بانثي، د.؛ وآخرون (2014). "خلية وقود أكسيد صلبة أنبوبية دقيقة تعتمد على دعامة من الزركونيا المسامية المثبتة بالإيتريا" . التقارير العلمية . 4 5754. Bibcode : 2014NatSR...4.5754P . doi : 10.1038/srep05754 . PMC 4148670. PMID 25169166 .   
  16. ↑ أوت، ج؛ غان، ي؛ ماكميكينغ، ر؛ كاملاه، م (2013). "نموذج ميكانيكي دقيق للتوصيل الفعال في هياكل الأقطاب الحبيبية" (ملف PDF) . مجلة أكتا ميكانيكا سينيكا . 29 (5): 682-698 . Bibcode : 2013AcMSn..29..682O . doi : 10.1007/s10409-013-0070-x . S2CID 51915676 . 
  17. ↑ بارك، جيونغ هوا؛ باي، كيونغ تايك؛ كيم، كيونغ جون؛ جوه، دونغ وو؛ كيم، دويوب؛ ميونغ، جاي ها؛ لي، كانغ تايك (2019). "التصنيع فائق السرعة لدعامات الأنود المصبوبة بالشريط لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة باستخدام تقنية الخلط الصوتي الرنيني". مجلة السيراميك الدولية . 45 (9). دار النشر إلسيفير: 12154-12161 . doi : 10.1016/j.ceramint.2019.03.119 .
  18. ↑ تشو، تينغلونغ؛ فاولر، دانيال إي.؛ بوبلماير، كينيث ر .؛ هان، مينفانغ؛ بارنيت، سكوت أ. (2016). "آليات أكسدة الهيدروجين على مصاعد خلايا الوقود الصلبة من نوع بيروفسكايت". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 163 (8): F952– F961. doi : 10.1149/2.1321608jes .
  19. ↑ باو، تشنغ هونغ؛ يو، فاي (1 يناير 2018)، لي، ييبو؛ غي، شومينغ (محررون)، "الفصل الثاني - التحويل التحفيزي للغاز الحيوي إلى غاز التخليق عبر عملية الإصلاح الجاف" ، التقدم في الطاقة الحيوية ، المجلد 3، إلسيفير، الصفحات 43-76 ، doi : 10.1016/bs.aibe.2018.02.002 ، تم الاطلاع عليه في 14 نوفمبر 2020  
  20. ↑ روسترب-نيلسن، جيه آر (1982). "التسمم بالكبريت" . في: فيغيريدو، خوسيه لويس (محرر). التقدم في تعطيل المحفزات . سلسلة معاهد الدراسات المتقدمة التابعة لحلف الناتو. دوردريخت: سبرينغر هولندا. ص 209-227 . doi : 10.1007/978-94-009-7597-2_11 . ISBN  978-94-009-7597-2.
  21. ↑ ساساكي، ك.؛ سوزوكي، ك. (2006). "تسمم خلايا الوقود الصلبة بأكسيد الهيدروجين بكبريتيد الهيدروجين" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 153 (11): 11. Bibcode : 2006JElS..153A2023S . doi : 10.1149/1.2336075 .
  22. 1 2 جي، شياو مينغ؛ تشان، سيو هوا؛ ليو، تشينغ لين؛ صن، تشيانغ (2012). "مواد الأنود لخلايا الوقود الصلبة الأكسيدية للاستخدام المباشر للهيدروكربونات" . مواد الطاقة المتقدمة . 2 (10): 1156-1181 . Bibcode : 2012AdEnM...2.1156G . doi : 10.1002/aenm.201200342 . ISSN 1614-6840 . S2CID 95175720 .  
  23. ↑ كوستا-نونيس، أولغا؛ غورتي، ريموند جيه؛ فوهس، جون إم. (1 مارس 2005). "مقارنة أداء مصاعد خلايا الوقود الصلبة المركبة من Cu–CeO₂ – YSZ وNi–YSZ مع الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والغاز التخليقي" . مجلة مصادر الطاقة . 141 (2): 241-249 . Bibcode : 2005JPS...141..241C . doi : 10.1016/j.jpowsour.2004.09.022 . ISSN 0378-7753 . 
  24. ↑ نايجل سامس؛ أليفتينا سميرنوفا؛ أولكسندر فاسيليف (2005). "تقنيات خلايا الوقود: الوضع الراهن والآفاق المستقبلية". سلسلة علوم الناتو، الرياضيات والفيزياء والكيمياء . 202 : 19-34 . Bibcode : 2005fcts.conf.....S . doi : 10.1007/1-4020-3498-9_3 .
  25. ↑ ستيل، بي سي إتش، هاينزل، أ . (2001). "مواد لتقنيات خلايا الوقود". مجلة نيتشر . 414 (15 نوفمبر): 345-352 . رمز Bibcode : 2001Natur.414..345S . doi : 10.1038/35104620 . PMID 11713541. S2CID 4405856 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  26. ↑ موهان مينون؛ كينت كامر؛ وآخرون (2007). "معالجة الأغشية الرقيقة من Ce1 - xGdxO2 -δ (GDC) من مواد أولية لتطبيقها في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة" . بحوث المواد المتقدمة . 15-17 : 293-298 . doi : 10.4028 / www.scientific.net /AMR.15-17.293 . S2CID 98044813 .  
  27. ↑ شاربنتييه، ب. (2000). "تحضير خلايا وقود أكسيد صلبة رقيقة تعمل عند درجة حرارة منخفضة". أيونيات الحالة الصلبة . 135 ( 1-4 ): 373-380 . doi : 10.1016/S0167-2738(00)00472-0 . ISSN 0167-2738 . S2CID 95598314 .  
  28. ↑ تريباثي، أمان. "طريق جديد للإلكتروليت يُمكّن خلايا وقود الهيدروجين منخفضة الحرارة" . هندسة مثيرة للاهتمام . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2025 .
  29. ↑ غاز وورلد (11 أغسطس 2025). "هل تُعدّ درجات الحرارة المنخفضة مفتاحًا لحلّ معضلة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة؟" . غاز وورلد . تاريخ الاسترجاع: 6 أكتوبر 2025 .
  30. ↑ بيرجنسون، أنجي (11 أغسطس 2025). "خلايا وقود الهيدروجين: مشروع طريق السكانديوم السريع بجامعة كيوشو يخفض درجة حرارة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة إلى 300 درجة مئوية - أخبار وقود الهيدروجين" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2025 . 
  31. ↑ تسوجيكاوا، كوتا؛ وآخرون . (8 أغسطس 2025). "تخفيف احتجاز البروتونات في أكاسيد البيروفسكايت المكعبة عبر شبكات ثماني السطوح ScO6" . مجلة نيتشر ماتيريالز : 1-8 . doi : 10.1038/s41563-025-02311-w . ISSN 1476-4660 .  
  32. ↑ شين، ف.؛ لو، ك. (أغسطس 2018). "مقارنة بين أنواع مختلفة من كاثودات البيروفسكايت في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة" . خلايا الوقود . 18 (4): 457-465 . doi : 10.1002/fuce.201800044 . ISSN 1615-6846 . S2CID 104669264 .  
  33. ^ شيمادا، هيرويوكي؛ سوزوكي، توشيو؛ ياماغوتشي، توشياكي؛ سومي، هيروفومي؛ هاماموتو، كويتشي؛ فوجيشيرو ، يوشينوبو (يناير 2016). "تحدي خفض استقطاب التركيز في خلايا وقود الأكسيد الصلب". مجلة مصادر الطاقة . 302 : 53 – 60. بيب كود : 2016JPS...302...53S . دوى : 10.1016/j.jpowsour.2015.10.024 .
  34. ↑ هاي-بو هو؛ شين-جيان تشو؛ غوانغ-يي كاو (2006). "النمذجة غير الخطية لمجموعة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة باستخدام آلة المتجهات الداعمة للمربعات الصغرى". مجلة مصادر الطاقة . 162 (2): 1220-1225 . رمز Bibcode : 2006JPS...162.1220H . doi : 10.1016/j.jpowsour.2006.07.031 .
  35. 1 2 3 4 ميليفسكي ج، ميلر أ (2006). "تأثير نوع وسمك الإلكتروليت على أداء نظام خلايا الوقود الصلبة الهجينة". مجلة علوم وتكنولوجيا خلايا الوقود . 3 (4): 396-402 . doi : 10.1115/1.2349519 .
  36. ↑ م. سانتاريلي؛ ب. ليوني؛ م. كالي؛ ج. أورسيلو (2007). "التقييم التجريبي لحساسية نظام خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة بقدرة 100 كيلوواط لاستهلاك الوقود وإدارة الهواء". مجلة مصادر الطاقة . 171 (2): 155-168 . Bibcode : 2007JPS...171..155S . doi : 10.1016/j.jpowsour.2006.12.032 .
  37. ↑ كوبيكي ج.؛ ميليفسكي ج.؛ جوولسكي ج. (2013). "دراسة خصائص مواد خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة لنمذجة مستوى المحطة" . المجلة الأوروبية المركزية للكيمياء . 11 (5): 664-671 . doi : 10.2478/s11532-013-0211-x .
  38. ↑ ماهاتو، ن؛ بانيرجي، أ؛ غوبتا، أ؛ عمر، س؛ بالاني، ك (1 يوليو 2015). "التقدم في اختيار المواد لتكنولوجيا خلايا الوقود الصلبة: مراجعة". التقدم في علوم المواد . 72 : 141-337 . doi : 10.1016/j.pmatsci.2015.01.001 .
  39. ↑ ناكاجو، أراتا؛ كوبلر، جاكوب؛ فايس، أنتونين؛ فوغت، أولريش؛ شيندلر، هانزيورغن؛ تشيانغ، ليه-كوانغ؛ مودينا، ستيفانو؛ فان هيرل، يان (25 يناير 2012). "تجميع الخصائص الميكانيكية للتحليل الهيكلي لمجموعات خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة. الجزء الأول: المواد المكونة للخلايا المدعومة بالأنود" (ملف PDF) . مجلة السيراميك الدولية . 38 : 3907-3927 . doi : 10.1016/j.ceramint.2012.01.043 .
  40. ↑ أولمان، هـ.؛ تروفيمينكو، ن.؛ تيتز، ف.؛ ستوفر، د.؛ أحمد خانلو، أ. (1 ديسمبر 2000). "العلاقة بين التمدد الحراري ونقل أيونات الأكسيد في أكاسيد البيروفسكايت الموصلة المختلطة لأقطاب خلايا الوقود الصلبة". أيونيات الحالة الصلبة . 138 ( 1-2 ): 79-90 . doi : 10.1016/S0167-2738(00)00770-0 .
  41. ↑ رادوفيتش، م.؛ لارا-كورتسيو، إ. (ديسمبر 2004). "الخواص الميكانيكية لمواد الأنود المصنوعة من النيكل والمصبوبة على شكل شريط لخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة قبل وبعد الاختزال بالهيدروجين". أكتا ماتيريليا . 52 (20): 5747-5756 . Bibcode : 2004AcMat..52.5747R . doi : 10.1016/j.actamat.2004.08.023 .
  42. ↑ ASTM. "طريقة الاختبار القياسية لقوة الانحناء ثنائية المحور المتساوية أحادية الاتجاه للسيراميك المتقدم في درجة حرارة الغرفة، معيار ASTM C1499-04" .
  43. ↑ كاو، روبرت؛ بيرون، نيكولاس؛ كابس، ويبستر (1971). "حل الانحراف الكبير لمسألة انحناء الصفيحة الزجاجية الدائرية ذات الحلقة المحورية" . مجلة الجمعية الأمريكية للخزف . 54 (11): 566-571 . doi : 10.1111/j.1151-2916.1971.tb12209.x . ISSN 0002-7820 . 
  44. ↑ ناكاجو، أراتا؛ كوبلر، جاكوب؛ فايس، أنتونين؛ فوغت، أولريش ف.؛ شيندلر، هانز يورغن؛ تشيانغ، ليه-كوانغ؛ مودينا، ستيفانو؛ فان هيرل، يان؛ هوكر، توماس (25 يناير 2012). "تجميع الخصائص الميكانيكية للتحليل البنيوي لمجموعات خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة. المواد المكونة للخلايا المدعومة بالأنود" . مجلة السيراميك الدولية . 38 (5): 3907-3927 . doi : 10.1016/j.ceramint.2012.01.043 .
  45. ↑ أنظمة الطاقة القائمة على الفحم التابعة لـ SECA – LGFCS . www.osti.gov. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2019.
  46. ↑ لا تزال خلايا الوقود تعمل بكفاءة عالية بعد 5000 ساعة . www.energy.gov (24 مارس 2009). تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2011. مؤرشف بتاريخ 8 أكتوبر 2009 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  47. ↑ إيشيهارا ، تاتسومي (2009). أكسيد البيروفسكايت لخلايا الوقود الصلبة . سبرينغر. ص 19. ISBN  978-0-387-77708-5.
  48. 1 2 واكسمان، إريك؛ لي، كانغ (18 نوفمبر 2011). "خفض درجة حرارة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة". مجلة ساينس . 334 (6058): 935-939 . Bibcode : 2011Sci...334..935W . doi : 10.1126/science.1204090 . PMID 22096189. S2CID 206533328 .  
  49. ↑ سبيفي، ب. (2012). "النمذجة الديناميكية والمحاكاة والتحكم التنبؤي متعدد المدخلات والمخرجات لخلية وقود أكسيد صلب أنبوبية". مجلة التحكم في العمليات . 22 (8): 1502-1520 . doi : 10.1016/j.jprocont.2012.01.015 .
  50. ↑ "مقارنة خلايا الوقود" . نيدستاك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 نوفمبر 2016 .
  51. ↑ لامب، ب.؛ تاختلر، ج.؛ فينكينويرث، أ.؛ موكيرجي، س.؛ شافير، س. (نوفمبر 2003). "تطوير وحدة طاقة مساعدة بخلايا وقود أكسيد صلب لتطبيقات السيارات". خلايا الوقود . 3 (3): 146-152 . doi : 10.1002/fuce.200332107 .
  52. ↑ غاردنر، إف جيه؛ داي، إم جيه؛ براندون، إن بي؛ باشلي، إم إن؛ كاسيدي، إم (مارس 2000). "تطوير تقنية خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة في رولز رويس". مجلة مصادر الطاقة . 86 ( 1-2 ): 122-129 . Bibcode : 2000JPS....86..122G . doi : 10.1016/S0378-7753(99)00428-0 .
  53. ↑ «مجموعة من جامعة نورث وسترن تبتكر أحبارًا لصنع خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد». نشرة خلايا الوقود . 2015 (1): 11. 2015. Bibcode : 2015FCBu.2015Q..11. . doi : 10.1016/S1464-2859(15)70024-6 .
  54. ↑ "خلية سيريس" . موقع الشركة الإلكتروني . سيريس باور. مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2009 .
  55. ↑ "HITEC" . Hitec.mse.ufl.edu. مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 ديسمبر 2013 .
  56. ↑ تبريد خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة . Technologyreview.com. 20 أبريل 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2011.
  57. ^ آن هوش. سورين هوجارد جنسن؛ سوني دالغارد إيبيسين؛ موجينز موجنسن (2009). "متانة خلايا التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب لإنتاج الهيدروجين" (PDF) . تقارير ريزو . 1608 : 327– 338. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 11 يوليو 2009.
  58. ^ راينر كونجاس. بيتر بلينو؛ توماس هيريدال كلاوسن؛ توبياس هولت؛ جيبي راس هانسن؛ سورين بريمدال؛ جون بوجيلد هانسن (2017). “eCOs – نظام التحليل الكهربائي التجاري لثاني أكسيد الكربون الذي طوره هالدور توبسوي”. ECS ترانس . 78 (1): 2879– 2884. بيب كود : 2017ECSTr..78a2879K . دوى : 10.1149/07801.2879ecst .
  59. ↑ نيثيا، م.، و م. راجاسيكار. "تحضير وتوصيف كاثود NdCrO3 لتطبيقات خلايا الوقود ذات درجة الحرارة المتوسطة." المجلة الدولية للكيمياء التطبيقية 13، العدد 4 (2017): 879-886.
  60. ↑ تشو، بين (2003). "مواد مركبة وظيفية من السيريا والملح لتطبيقات خلايا الوقود الصلبة ذات درجة الحرارة المتوسطة المتقدمة". مجلة مصادر الطاقة . 114 (1): 1-9 . Bibcode : 2003JPS...114....1Z . doi : 10.1016/s0378-7753(02)00592-x .
  61. ↑ تشوي، سيهيوك؛ يو، سيونيونغ؛ كيم، جييون؛ بارك، سيونهاي؛ جون، أريوم؛ سينغودان، سيفابراكاش؛ كيم، جونيونغ؛ شين، جييونغ؛ جيونغ، هو يونغ؛ تشوي، يونغمان؛ كيم، غونتاي؛ ليو، ميلين (15 أغسطس 2013). "مواد كاثودية عالية الكفاءة ومتينة لخلايا وقود أكسيد صلبة منخفضة الحرارة: PrBa0.5Sr0.5Co2−xFexO5+δ" . التقارير العلمية . 3 (1): 2426. doi : 10.1038/srep02426 . ISSN 2045-2322 . PMC 3744084. PMID 23945630 .   
  62. ↑ هيبينو، تاكاشي؛ هاشيموتو، أتسوكي؛ إينوي، تاكاو؛ توكونو، جون-إيتشي؛ يوشيدا، شين-إيتشيرو؛ سانو، ميتسورو (16 يونيو 2000). "خلية وقود أكسيد صلب تعمل بدرجة حرارة منخفضة في مخاليط الهيدروكربون والهواء" . مجلة ساينس . 288 (5473): 2031-2033 . رمز Bibcode : 2000Sci...288.2031H . doi : 10.1126/science.288.5473.2031 . ISSN 0036-8075 . PMID 10856213 .  
  63. ↑ واكسمان، إي.؛ لي، كانغ تي. (2011). "خفض درجة حرارة خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة". مجلة ساينس . 334 (6058): 935-939 . Bibcode : 2011Sci...334..935W . doi : 10.1126 / science.1204090 . PMID 22096189. S2CID 206533328 .  
  64. ↑ زو، سي.؛ تشا، إس.؛ ليو، إم.؛ هاتانو، إم.؛ أوتشياما، إم. (18 ديسمبر 2006). "Ba(Zr 0.1 Ce 0.7 Y 0.2 )O 3–δ كإلكتروليت لخلايا الوقود الصلبة ذات درجة الحرارة المنخفضة" . المواد المتقدمة . 18 (24): 3318–3320 . Bibcode : 2006AdM....18.3318Z . doi : 10.1002/adma.200601366 . ISSN 0935-9648 . 
  65. ↑ SH Chan; HK Ho; Y. Tian (2003). "نمذجة متعددة المستويات لنظام هجين من خلايا الوقود الصلبة وتوربينات الغاز". المجلة الدولية لطاقة الهيدروجين . 28 (8): 889-900 . Bibcode : 2003IJHE...28..889C . doi : 10.1016/S0360-3199(02)00160-X .
  66. ↑ LKC Tse؛ S. Wilkins؛ N. McGlashan؛ B. Urban؛ R. Martinez-Botas (2011). "نظام توليد ثلاثي للطاقة باستخدام خلايا وقود أكسيد صلبة/توربينات غازية للتطبيقات البحرية". مجلة مصادر الطاقة . 196 (6): 3149-3162 . Bibcode : 2011JPS...196.3149T . doi : 10.1016/j.jpowsour.2010.11.099 .
  67. ↑ أصفهاني، إس إن آر؛ صداقت، أحمد (15 يونيو 2016). "محطة طاقة هجينة تعمل بتوربينات غازية صغيرة وخلايا وقود صلبة مع إنتاج الهيدروجين واحتجاز ثاني أكسيد الكربون". المجلة الدولية لطاقة الهيدروجين . 41 (22): 9490-9499 . doi : 10.1016/j.ijhydene.2016.04.065 . S2CID 100859434 . 
  68. ↑ جيدي، س؛ بادوال، س.ب.س؛ كولكارني، أ؛ مونينغز، س (2012). "مراجعة شاملة لتكنولوجيا خلايا الوقود الكربونية المباشرة". التقدم في علوم الطاقة والاحتراق . 38 (3): 360-399 . Bibcode : 2012PECS...38..360G . doi : 10.1016/j.pecs.2012.01.003 .
  69. ↑ وو، وي؛ دينغ، دونغ؛ فان، ماوهونغ؛ هي، تينغ (30 مايو 2017). "خلية وقود كربونية مباشرة عالية الأداء تعمل في درجات حرارة منخفضة" . معاملات الجمعية الكهروكيميائية . 78 (1): 2519-2526 . رمز Bibcode : 2017ECSTr..78a2519W . doi : 10.1149/07801.2519ecst . ISSN 1938-6737 . OSTI 1414432 .  
  70. ↑ خان، فيروز (1 يناير 2012). تأثير كبريتيد الهيدروجين في غاز مكب النفايات على تسمم الأنود في خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (أطروحة). جامعة ولاية يونغستاون.
  71. فينكاتارامان، فيكرانت؛ بيريز-فورتيس، مار؛ وانغ، ليغانغ؛ حاجيمولانا، يشار س.؛ بويغيس-مونيوز، كارلوس؛ أغوستيني، أليساندرو؛ مكفيل، ستيفن ج.؛ مارشال، فرانسوا؛ فان هيرل، جان؛ أرافيند، بي في (1 أغسطس 2019). " أنظمة الأكاسيد الصلبة القابلة للعكس لتطبيقات الطاقة والكيمياء - مراجعة وآفاق" . مجلة تخزين الطاقة . 24 100782. Bibcode : 2019JEnSt..2400782V . doi : 10.1016/j.est.2019.100782 . ISSN 2352-152X . 
  72. ↑ "مخططات انسيابية" . flowcharts.llnl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 فبراير 2025 .
  73. ↑ "خلية وقود أكسيد صلبة قابلة للعكس (R-SOFC)" . netl.doe.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 فبراير 2025 .
  74. ↑ شين، مينغهاي؛ آي، فوجين؛ ما، هايلينغ؛ شو، هوي؛ تشانغ، يونيو (17 ديسمبر 2021). " التقدم والتوقعات لمواد خلايا الوقود الصلبة العكسية" . iScience . 24 (12) 103464. Bibcode : 2021iSci...24j3464S . doi : 10.1016/j.isci.2021.103464 . ISSN 2589-0042 . PMC 8661483. PMID 34934912 .