שם התא באנגלית:
SOFC = Solid Oxide Fuel Cell – 10000C, Ceramic.
תא הדלק הקרמי (תחמוצת מוצקה), הוא מתקן אלקטרוכימי, שבצורתו הבסיסית מורכב מלוח דק של אלקטרוליט, המבוסס על זירקוניה (זירקוניום אוקסיד, או תחמוצת הזירקוניום).
לוח זה מצופה משני צדדיו בציפוי מוליך חדיר, המשמש כאלקטרודות.
בטמפרטורות גבוהות של 800 – 1100 מעלות צלסיוס, מהווה הזירקוניה מעביר מצוין של יוני חמצן. כל הנדרש הוא לחמם את הזירקוניה והיא מהווה סוג של אלקטרוליט המעביר יוני חמצן.
מנגנון הפעולה של האלקטרוליט הקרמי המוצק:
הסוד בהכנת הזירקוניה, הוא להוסיף לה בזמן הייצור, כמות קטנה של היסוד איטריום (Yttrium), שהוא יסוד מתכתי בצבע אפור-כסף.
המבנה הגבישי של תחמוצת הזירקוניום (ZrO2), הוא בעל 2 יוני חמצן לכל יון זירקוניום. לעומת זאת, בתחמוצת האיטריום יש 1.5 יוני חמצן לכל יון איטריום. התוצאה היא שנוצרים חללים במבנה הגבישי, בהם חסרים יוני חמצן. חללים אלו מאפשרים ליוני החמצן הבאים מהקתודה, לקפוץ מחלל לחלל, עד להגיעם לאנודה.
כאשר יוני החמצן מגיעים לאנודה, הם מתחברים עם גז הדלק (היונים החיוביים של מימן, מתאן, או CO).
כאשר גז הדלק, כמו מימן, עובר על פני משטח אלקטרודת הדלק (האנודה), וגז מחמצן, כגון החמצן מהאוויר, עובר על פני משטח האלקטרודה השנייה, גורמת זרימת יוני החמצן דרך האלקטרוליט, לחימצון הדלק. האלקטרונים הנוצרים באלקטרודת הדלק, זורמים דרך המעגל החיצוני, ומספקים אנרגיה חשמלית.
תאי דלק מסוג זה יכולים להשתמש בגזים שונים כדלק, כגון מימן, גז טבעי, או גז פחם.
כל זמן שמוזרם דלק דרך התא, מתקבל הספק חשמלי במוצא תא הדלק.
הספקים מקובלים הם 2-3 קילו-וואט, למטר מרובע של שטח תא.
תאי דלק אלו מפותחים על ידי מספר חברות בעולם, לדוגמה:
- חברה אוסטרלית בשם: Ceramic Fuel Cells Lt d, שאתר האינטרנט שלה נמצא בכתובת:
- חברה אמריקאית בשם: Bloom Energy Server, המייצרת יחידות בהספקים של 100 קילוואט, שאתר האינטרנט שלהם נמצא בכתובת:
גודל יחידה, המספקת צריכה של דירת מגורים (בערך 1.5 קילוואט), הוא כגודל קופסת נעליים גדולה.
תא דלק קרמי הוא בעל יכולת מודולרית. ניתן לחבר יחידות בטור ובמקביל, כדי לקבל מתח וזרם לפי הדרישה. ניתן גם להפוך את המתח הישר ביציאה מתא הדלק, למתח חילופין, המתאים לרשת החשמל באמצעות אינברטרים.
מכיוון שהגזים הנפלטים מהתא הם בטמפרטורות גבוהות (800 מעלות), ניתן להזרימם לטורבינה להפקת חשמל, בנוסף לחשמל המופק מתא הדלק עצמו. מכאן היעילות הגבוהה של תאים אלו.
הדלק מטופל בתוך התא עצמו.
הבעיה היא באורך החיים של האלקטרוליט (תחמוצת הזירקוניום).
