Pile de combustie cu oxid solid ( oxid solid ) ( ing. Pile de combustibil cu oxid solid , SOFC ) - un tip de celule de combustibil , electrolitul în care este un material ceramic (de exemplu, pe bază de dioxid de zirconiu ), permeabil la ionii de oxigen . Aceste elemente funcționează la temperaturi foarte ridicate (700-1000 °C) și sunt utilizate în principal pentru instalații staționare cu putere de la 1 kW și peste. Gazele lor de eșapament pot fi folosite pentru a alimenta o turbină cu gaz pentru a îmbunătăți eficiența generală . Eficiența unei astfel de instalații hibride poate ajunge la 70% .
Eficiența pilelor de combustie fabricate ajunge la 60% [1] .
O celulă de combustibil cu oxid solid constă dintr-un catod, un anod și un electrolit situat între ele. Combustibilul și aerul (oxigenul) sunt introduse în el din părți diferite. Ionii de oxigen și moleculele de combustibil se întâlnesc și între ei are loc o reacție chimică, în urma căreia se generează căldură și electricitate. Deșeul de reacție în cazul combustibilului cu hidrogen este apa [1] .
În aceste celule de combustibil , ionii de oxigen trec printr-un oxid solid , care este folosit ca electrolit, și la temperatură ridicată reacţionează cu hidrogenul la anod. Deși pilele de combustie cu oxid solid necesită o temperatură ridicată de funcționare (care necesită materiale ceramice speciale), ele nu au nevoie de un catalizator atât de scump precum platina (spre deosebire de celulele de combustibil cu membrană schimbătoare de protoni ). Acest lucru înseamnă, de asemenea, că celulele de combustibil cu oxid solid nu sunt otrăvite de monoxid de carbon și pot folosi diferite tipuri de combustibil. Pilele de combustibil cu oxid solid pot funcționa cu metan , propan , butan , biogaz . Sulful conținut în combustibil trebuie îndepărtat înainte de a intra în celula de combustie, ceea ce se face cu ușurință cu adsorbanți. Sulful poate să nu fie îndepărtat din combustibil, dar atunci va fi necesară creșterea temperaturii de funcționare (cel puțin 700 °C).
Se fac cercetări pentru scăderea temperaturii de funcționare. S-a putut reduce temperatura la 500-600 °C.
FuelCell Energy (SUA) va testa în 2007 centrala electrică de la SOFC pentru nave maritime .
În SUA, Solid State Energy Conversion Alliance ( SECA ) a fost formată. SECA este o alianță de grupuri industriale care lucrează pentru a accelera comercializarea sistemelor SOFC pentru aplicații staționare, de transport și militare. Alianța lucrează la programul de sisteme pe bază de cărbune , care își propune să construiască centrale electrice curate pe cărbune care produc energie în pile de combustibil cu hidrogen.
Până la sfârșitul anului 2006, un membru al alianței, General Electric , a reușit să reducă costul SOFC la 254 USD per 1 kW de capacitate instalată.
Violet Fuel Cell Sticks a anunțat în martie 2008 că a atins o densitate de putere volumetrică SOFC de 15 kW/litru .
În Rusia, producția de centrale electrice pe bază de celule de combustie cu oxid solid este realizată de Ural Production Company LLC , care este rezident al Centrului de inovare Skolkovo .
De interes deosebit sunt pilele de combustie cu oxid solid cu oxidarea directă a hidrogenului sulfurat - Direct Hydrogen Sulfide Solid Oxide Fuel Cell sau sulf topit - MS-SOFC (link inaccesibil) . Dioxidul de sulf eliberat în acest caz poate fi „post-ars” într-o pilă de combustie cu membrană schimbătoare de protoni în trioxid de sulf , din care apoi se produce acid sulfuric - o materie primă chimică valoroasă [2] . În plus, industria metalurgică este implicată în producția de energie electrică în acest caz, deoarece hidrogenul sulfurat poate fi obținut prin prelucrarea minereurilor metalice sulfurate. Avand in vedere ca rezervele de sulfuri (inclusiv mantaua si miezul Pamantului) reprezinta aproximativ 2,9% din masa planetei, aceasta tehnologie poate reprezenta o sursa aproape inepuizabila de energie.