固体酸化物形電解セル
固体酸化物型電解槽は、500~850°Cの高温電解を可能にする温度で作動する。この温度は、固体酸化物形燃料電池の運転条件とほぼ同じである。電気分解により水素と酸素のガスが発生する。電気分解反応を化学式で以下に示す。水の酸化は陽極(アノード)で、水の還元は陰極(カソード)で行われる。
陽極: 2 O 2 − ⟶ O 2 + 4 e − {\displaystyle {\ce {2O^2- ->O2 + 4e-}}}
陰極: H 2 O + 2 e − ⟶ H 2 + O 2 − {\displaystyle {\ce {H2O + 2 e- ->H2 + O^2-}}} (還元反応)
全体: 2 H 2 O ⟶ 2 H 2 + O 2 {\displaystyle {\ce {2 H2O ->2 H2 + O2}}}
298 K(25 °C)での水の電気分解には、1モルあたり285.83 kJのエネルギーが必要である。しかし、温度が上がるにつれギブスの自由エネルギーが低下し必要な電圧、電力は低下する。その分吸熱反応でエネルギーが賄われる。
必要な理論電圧は温度に比例して低下することになる。
電解槽のジュール熱を高温の水分解反応に利用することで、100%に等しい効率で電気分解できる。(水の加温、水素・酸素の冷却を行えば熱の分損失が出る)
集光型太陽熱集熱器や地熱源、など、外部熱源からの熱を加える方法も有る。この場合投入した電力以上の水素が得られ、見かけ上効率は100%を超す。