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基于SOEC-OEC双工艺耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术研究
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作者 王林 高景辉 +3 位作者 何信林 刘晓莎 胡平 邓春 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期125-132,共8页
现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险,为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性,提出并构建了基于固体氧化物电解槽(SOEC)制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧(OEC)技术相... 现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险,为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性,提出并构建了基于固体氧化物电解槽(SOEC)制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧(OEC)技术相耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术方案。以某超超临界1 000 MW二次再热机组为计算示例,对SOEC-OEC系统参与70%~100%的电网深度调峰进行了能效计算,并与常规碱性水电解制氢(ALK)系统进行了比较。计算结果表明,SOEC-OEC技术方案中抽汽电解制氢系统的能效高达49.86%,相比ALK系统提高约26.40%;富氧助燃系统最大可减少锅炉排烟量达23.7%,降低机组供电煤耗2.83 g/(kW·h),减少碳排放约2.82 t/h。此外,SOEC-OEC系统还可为机组带来超额的调峰补贴收益、氢气售卖收益、富氧节煤降碳收益以及设备延寿延保收益等,充分保障了火电调峰过程的经济高效、安全环保。 展开更多
关键词 火电调峰 soec OEC 经济性 健康性
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GDC 3D微通道LSC214/LSC113异质结构中温SOEC材料制备研究
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作者 娄晓明 王津津 +1 位作者 吴智 唐雨晴 《电源技术》 CAS 北大核心 2022年第8期907-910,共4页
利用Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)(GDC)相对较好的中温离子电导性,通过冷冻干燥法构建GDC 3D微通道,增加三相反应区;在此基础上利用异质结构的增益作用,通过layer-by-layer(LBL)浸渗法在3D微通道内包覆LaSrCoO_(4)/La_(x)Sr_(1-x)CoO_(3-d)... 利用Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)(GDC)相对较好的中温离子电导性,通过冷冻干燥法构建GDC 3D微通道,增加三相反应区;在此基础上利用异质结构的增益作用,通过layer-by-layer(LBL)浸渗法在3D微通道内包覆LaSrCoO_(4)/La_(x)Sr_(1-x)CoO_(3-d)(LSC214/LSC113)异质结构,合成基于GDC的LSC214/LSC1133D微通道中温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)氧电极。在此基础上讨论了冷冻干燥的制备温度、以及LBL浸渗法对材料电化学性能的影响,从而明确-70℃冷冻干燥温度为最佳冷冻干燥温度。 展开更多
关键词 3D微通道 冷冻干燥法 LSC214/LSC113 异质结构 中温soec
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Ruddlesden-Popper结构La_2NiO_(4+δ)作为SOEC/SOFC氧电极的性能研究 被引量:2
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作者 童欣 车威 +1 位作者 周锋 杨胜兵 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期135-139,共5页
采用溶胶-凝胶法合成La_2NiO_(4+δ)粉末,并对粉末的非化学计量氧系数、电导率、氧表面交换性能、电化学性能以及稳定性进行分析。结果表明,制备的La_2NiO_(4+δ)粉末均形成了单相Ruddlesden-Popper结构并且非化学计量氧系数高达0.16。6... 采用溶胶-凝胶法合成La_2NiO_(4+δ)粉末,并对粉末的非化学计量氧系数、电导率、氧表面交换性能、电化学性能以及稳定性进行分析。结果表明,制备的La_2NiO_(4+δ)粉末均形成了单相Ruddlesden-Popper结构并且非化学计量氧系数高达0.16。600~750℃区间内La_2NiO_(4+δ)的电导率达到了90S/cm左右,略低于氧电极材料对电导率的要求—100S/cm以上。同时,相较于传统的氧电极材料-La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF),La_2NiO_(4+δ)表现出更好的催化活性,这主要归因于更好的氧表面交换性能。此外,La_2NiO_(4+δ)既可以在SOFC模式下工作,也可以在SOEC模式下工作。当工作在SOFC模式下时,48h内电极性能保持稳定;但工作在SOEC模式下时,电极性能在初始阶段发生剧烈衰减,随后才保持稳定。 展开更多
关键词 La2NiO4+δ氧电极 soec/SOFC 电化学 氧表面交换 极化
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中温SOEC氧电极材料La_(x)Sr_(1-x)-MnO_(3)性能的优化 被引量:1
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作者 黄永涛 于吉 +1 位作者 郑杰 屈艳梅 《电池》 CAS 北大核心 2022年第6期620-622,共3页
La_(x)Sr_(1-x)MnO_(3)(LSM)因较高的电子电导率被广泛用作中温固体氧化物电解池(SOEC)的氧电极材料,但是离子电导率偏低。为提升LSM基氧电极的性能,向LSM中复合Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(BSCF),制备LSM-BSCF复合氧电... La_(x)Sr_(1-x)MnO_(3)(LSM)因较高的电子电导率被广泛用作中温固体氧化物电解池(SOEC)的氧电极材料,但是离子电导率偏低。为提升LSM基氧电极的性能,向LSM中复合Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(BSCF),制备LSM-BSCF复合氧电极材料,研究LSM-BSCF作为氧电极电解池的性能。在开路电压1.5 V和工作温度800℃的条件下,基于质量比为6∶1的LSM-SDC与BSCF-SDC氧电极SOEC,极化阻抗为2.27Ω/cm^(2),离子电导率为0.0405 S/cm,电流密度为0.16 A/cm^(2),优于LSM-SDC基氧电极SOEC。这表明,向LSM中复合一定比例的BSCF,可以提升SOEC的电化学性能。 展开更多
关键词 中温固体氧化物电解池(soec) 氧电极 电化学 复合材料
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(La,Sr)MnO_3/YSZ和La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)氧电极SOEC性能的比较研究
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作者 丁军锋 王蔚国 许赪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第22期20-24,41,共6页
构建了氧电极材料分别为(La,Sr)MnO3/YSZ(LSM/YSZ)和La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)的固体氧化物电解池(SOEC)。在750℃、电流密度为0.25A/cm2的SOEC模式下,分别对两种类型的SOEC进行了约110h的电解实验。结果表明,LSM/YSZ可能是较好... 构建了氧电极材料分别为(La,Sr)MnO3/YSZ(LSM/YSZ)和La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)的固体氧化物电解池(SOEC)。在750℃、电流密度为0.25A/cm2的SOEC模式下,分别对两种类型的SOEC进行了约110h的电解实验。结果表明,LSM/YSZ可能是较好的SOEC氧电极材料。依据电化学表现、XRD和微观结构,阐述了两种类型SOEC氧电极性能表现的可能机理。 展开更多
关键词 soec 氧电极 LSM/YSZ LSCF
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耦合SOEC的煤制乙二醇新工艺开发与系统评价 被引量:3
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作者 杨庆春 杨庆 +3 位作者 张金亮 高明林 梅树美 张大伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期6061-6070,共10页
针对传统煤制乙二醇过程CO_(2)排放高和资源利用率低等问题,本文提出了一种耦合固体氧化物电解池(SOEC)的煤制乙二醇新工艺(SO-CtEG)。新工艺通过集成固体氧化物电解池制氢技术,避免了水煤气变换单元和空分单元,也有效降低了煤气化和酸... 针对传统煤制乙二醇过程CO_(2)排放高和资源利用率低等问题,本文提出了一种耦合固体氧化物电解池(SOEC)的煤制乙二醇新工艺(SO-CtEG)。新工艺通过集成固体氧化物电解池制氢技术,避免了水煤气变换单元和空分单元,也有效降低了煤气化和酸性气体脱除单元的处理规模。在全流程建模与模拟的基础之上,进行了详细的技术经济分析与灵敏度分析。结果表明,SO-CtEG新工艺的碳元素利用效率和㶲效率分别是传统煤制乙二醇项目的2.16倍和1.48倍。与传统煤制乙二醇过程相比,SO-CtEG新工艺总投资费用降低23.64%、生产成本节约17.14%,内部收益率提高8.85%。因此,新工艺不但可以提高风光消纳能力和减少传统煤制乙二醇的碳排放,还具有更佳的技术经济环境性能,是未来煤制乙二醇行业具有良好发展前景的工艺路线之一。 展开更多
关键词 煤制乙二醇 固体氧化物电解池 碳减排 模拟 技术经济分析
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SOEC阴极材料Sr_2FeMoO_(6-δ)的微观结构和性能 被引量:1
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作者 马景陶 盖文超 +4 位作者 郝少昌 赵兴宇 刘晓林 艾德生 邓长生 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期547-549,共3页
选用双钙钛矿结构Sr_2FeMoO6-δ作为固体氧化物电解池的阴极材料,经过压制成型和烧结制备成阴极。利用阿基米德法测定了阴极的孔隙率,结合扫描电子显微镜研究造孔剂的用量对阴极孔隙结构的影响。利用热分析仪测定了不同孔隙结构的阴极... 选用双钙钛矿结构Sr_2FeMoO6-δ作为固体氧化物电解池的阴极材料,经过压制成型和烧结制备成阴极。利用阿基米德法测定了阴极的孔隙率,结合扫描电子显微镜研究造孔剂的用量对阴极孔隙结构的影响。利用热分析仪测定了不同孔隙结构的阴极受热后热膨胀情况和热膨胀系数,研究其与电解质的热膨胀系数匹配情况。最后利用电化学工作站测试了阴极材料的电化学性能。实验结果表明,双钙钛矿结构Sr2Fe Mo O6-δ有较好地电化学性能以及与电解质LSGM热膨胀系数匹配,有望成为固体氧化物电解池阴极的理想候选材料。 展开更多
关键词 高温电解水蒸汽制氢 固体氧化物电解池 Sr2Fe MO O6-δ 阴极材料
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SOEC阳极浓差过电势的影响因素
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作者 王靖 张勇 邓长生 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期203-207,共5页
该文基于电荷传输与质量传递过程,充分考虑三相界面的影响因素,改进了原有的固体氧化物电解池(SOEC)阳极浓差过电势模型,所建立的新模型获得了实验验证。根据阳极结构参数及电解池运行条件,对阳极浓差过电势的影响进行了系统分析。研究... 该文基于电荷传输与质量传递过程,充分考虑三相界面的影响因素,改进了原有的固体氧化物电解池(SOEC)阳极浓差过电势模型,所建立的新模型获得了实验验证。根据阳极结构参数及电解池运行条件,对阳极浓差过电势的影响进行了系统分析。研究表明:增大阳极孔隙率和孔径,增大阳极表面的氧分压都能够减小阳极浓差过电势,而增加扩散层厚度则不能降低阳极浓差过电势。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池(soec) 阳极 浓差过电势
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孔隙率对SFN-LSGM作为SOEC阴极的性能影响 被引量:1
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作者 虞靳 赵兴宇 +3 位作者 马景陶 郝少昌 艾德生 邓长生 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期540-542,共3页
选择具有双钙钛矿结构的Sr2Fe Nb O6(SFN)及La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)材料混合作为固体氧化物电解池(SOEC)的阴极,在SFN-LSGM中掺杂不同比例的淀粉,经过干压成型并在1400℃下烧结后得到测试样。利用真实密度仪及阿基米德法测定... 选择具有双钙钛矿结构的Sr2Fe Nb O6(SFN)及La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)材料混合作为固体氧化物电解池(SOEC)的阴极,在SFN-LSGM中掺杂不同比例的淀粉,经过干压成型并在1400℃下烧结后得到测试样。利用真实密度仪及阿基米德法测定了样品的孔隙率;利用热分析仪测定了不同孔隙率的样品在35~1400℃条件下的热膨胀系数,研究该材料与常用SOEC电解质材料La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)的热匹配性能;之后利用电化学工作站测试了该材料在纯氢气气氛下电导率与孔隙率的关系。结果表明,样品孔隙率与淀粉掺杂量成正比,孔隙率对该材料热膨胀系数影响不大,且该材料与LSGM电解池热匹配性能良好。另外,当样品孔隙率增加时,该材料在850℃纯氢气气氛下的电导率在18%孔隙率时达到最大值。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 阴极 Sr2Fe NB O6 La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ
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固体氧化物电解池的发展及研究现状
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作者 李晓艳 李星 +4 位作者 魏甲明 付云枫 陈宋璇 王玮玮 刘召波 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第2期1-12,共12页
固体氧化物电解池(SOEC)可以高效、清洁地与可再生能源进行耦合并将其转化为化学能,是一种高效、环保的能量转化装置,但是存在长期运行性能衰减问题,这个问题也是固体氧化物电解水制氢实现大规模商业化的关键所在。本文简要介绍了SOEC... 固体氧化物电解池(SOEC)可以高效、清洁地与可再生能源进行耦合并将其转化为化学能,是一种高效、环保的能量转化装置,但是存在长期运行性能衰减问题,这个问题也是固体氧化物电解水制氢实现大规模商业化的关键所在。本文简要介绍了SOEC的发展历程、类别及其组成和运行原理;详细阐述了该项技术的优、缺点及运行成本;重点对SOEC性能衰减的因素进行了分析,SOEC的组成、运行模式、连接板材料及运行条件等是造成性能衰减的主要因素;最后通过论文和专利数量分析了固体氧化物电解池的研究现状和未来发展趋势,认为虽然固体氧化物燃料电池(SOFC)发展较为成熟,但迫于目前环境需求,为了充分利用清洁能源,降低碳排放,SOEC制氢技术的大规模商业化必然是未来行业的发展方向,目前SOEC性能的稳定及低成本制备是该技术发展面临的主要问题。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池(soec) 制氢技术 电解池性能 制备成本 固体氧化物燃料电池(SOFC) 储能电池 清洁能源
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Current and further trajectories in designing functional materials for solid oxide electrochemical cells:A review of other reviews 被引量:2
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作者 Stanislav Baratov Elena Filonova +6 位作者 Anastasiya Ivanova Muhammad Bilal Hanif Muneeb Irshad Muhammad Zubair Khan Martin Motola Sajid Rauf Dmitry Medvedev 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期302-331,共30页
Complex oxides are an important class of materials with enormous potential for electrochemical appli-cations.Depending on their composition and structure,such complex oxides can exhibit either a single conductivity(ox... Complex oxides are an important class of materials with enormous potential for electrochemical appli-cations.Depending on their composition and structure,such complex oxides can exhibit either a single conductivity(oxygen-ionic or protonic,or n-type,or p-type electronic)or a combination thereof gener-ating distinct dual-conducting or even triple-conducting materials.These properties enable their use as diverse functional materials for solid oxide fuel cells,solid oxide electrolysis cells,permeable membranes,and gas sensors.The literature review shows that the field of solid oxide materials and related electro-chemical cells has a significant level of research engagement,with over 8,000 publications published since 2020.The manual analysis of such a large volume of material is challenging.However,by examining the review articles,it is possible to identify key patterns,recent achievements,prospects,and remaining obstacles.To perform such an analysis,the present article provides,for the first time,a comprehensive summary of previous review publications that have been published since 2020,with a special focus on solid oxide materials and electrochemical systems.Thus,this study provides an important reference for researchers specializing in the fields of solid state ionics,high-temperature electrochemistry,and energyconversiontechnologies. 展开更多
关键词 SOFCS soecs PCFCS ELECTROCHEMISTRY Energy conversion Hydrogen energy Carbon neutrality
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氢电双联供的火电机组全容量深度调峰方案研究
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作者 刘道庆 杨涛 +1 位作者 黄凯 王林 《湖南邮电职业技术学院学报》 2024年第2期20-26,共7页
火电企业面临煤价高企带来的成本增加与新能源竞争带来的营收下降双重困境,开展技术改造提高深度调峰性能、丰富业务类型是火电厂未来生存与发展的关键。利用氢储能装置搭配调峰火电机组,构建低成本制氢与高效用氢产业链,在建立电化学... 火电企业面临煤价高企带来的成本增加与新能源竞争带来的营收下降双重困境,开展技术改造提高深度调峰性能、丰富业务类型是火电厂未来生存与发展的关键。利用氢储能装置搭配调峰火电机组,构建低成本制氢与高效用氢产业链,在建立电化学反应模型的基础上,利用Aspen模拟了工艺流程,计算得到氢火耦合系统能效达到50.15%,较常规电解水制氢调峰方案提高超过10%。研究结果表明,氢电双联供的火电机组能够为火电企业带来显著的经济效益。 展开更多
关键词 氢火耦合 soec 双联供
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结构参数对固体氧化物电解槽性能的影响
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作者 朱李 杨雁 +4 位作者 王红涛 孙兆松 张伟 曹军 张莉 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期77-82,共6页
SOEC(固体氧化物电解槽)的流道结构及电极厚度等结构参数对其性能具有重要影响。基于SOEC三维计算流体力学模型建立预测电流密度与温差的ANN(人工神经网络)模型,研究结构参数对SOEC电化学性能和温度场的影响规律。结果表明:ANN代理模型... SOEC(固体氧化物电解槽)的流道结构及电极厚度等结构参数对其性能具有重要影响。基于SOEC三维计算流体力学模型建立预测电流密度与温差的ANN(人工神经网络)模型,研究结构参数对SOEC电化学性能和温度场的影响规律。结果表明:ANN代理模型具有较高的精度和低的计算成本;温度分布均匀性与电解性能负相关;减小节距、肋宽和电极厚度会引起欧姆损耗的降低,电解槽的电流密度提高。与阳极肋宽相比,阴极肋宽对电流密度的影响更为显著,导致两者对温差的影响规律有所不同。当阳极厚度<40μm,阳极厚度减小导致反应活性面积急剧减小,电流密度因此降低。在参数研究范围内,当节距为1.8 mm,电解质厚度为8μm,阳极肋宽为0.6 mm,阴极肋宽为1.2 mm,阴极厚度为600μm时,能够保持高电流密度(>3700 A/m^(2))的同时获得最佳的温度均匀度。研究结果为固体氧化物电解槽的结构优化设计提供一种便捷可行的方法,具有重要指导意义。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 计算流体力学 人工神经网络 电流密度 温差
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金属支撑型固体氧化物电解池的3D建模与性能分析
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作者 张梦茹 王恩华 +3 位作者 胡浩然 欧阳明高 王贺武 卢兰光 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-75,共7页
建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、... 建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、动量、能量控制方程与物质输运方程和电化学反应耦合建立多物理场分析模型.研究了设计的金属支撑型固体氧化物电解池的电化学工作性能,详细分析了电池内部的速度场、浓度场和温度场分布.结果表明,设计的金属支撑型固体氧化物电解池在650℃下,电流密度为2.4 A/cm^(2)时,电压损失为0.38 V,欧姆损失和极化损失分别占33.72%和66.28%.采用金属支撑对气体的输运仅有轻微的影响,但是整个电池内部的温度分布均匀性得到明显改善. 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 金属支撑 铈基电解质 多物理场模型 极化曲线
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氢电极预烧温度对丝网印刷YSZ电解质薄膜的影响
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作者 梁明德 章德铭 +3 位作者 张鑫 冀晓娟 沈婕 任先京 《有色金属(冶炼部分)》 CAS 北大核心 2013年第1期52-57,共6页
采用丝网印刷法制备了Y2O3稳定ZrO2(YSZ)电解质薄膜,并对固体氧化物电解池(SOEC)的NiO-YSZ氢电极预烧温度进行了优化。结果表明,NiO-YSZ氢电极适宜的预烧温度为1 000℃,YSZ电解质薄膜化后制备的SOEC在800℃、850℃和900℃三种电解温度下... 采用丝网印刷法制备了Y2O3稳定ZrO2(YSZ)电解质薄膜,并对固体氧化物电解池(SOEC)的NiO-YSZ氢电极预烧温度进行了优化。结果表明,NiO-YSZ氢电极适宜的预烧温度为1 000℃,YSZ电解质薄膜化后制备的SOEC在800℃、850℃和900℃三种电解温度下,1.50V时的产氢速率分别为386mL/(cm2.h)、255mL/(cm2.h)和142mL/(cm2.h)。采用丝网印刷法将YSZ电解质薄膜化制备后可以有效降低电解池的欧姆阻抗。 展开更多
关键词 制氢 固体氧化物电解池(soec) 丝网印刷 YSZ薄膜
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高温固体氧化物电解池应用研究进展 被引量:8
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作者 胡轶坤 曹军文 +3 位作者 张文强 于波 王建晨 陈靖 《发电技术》 CSCD 2023年第3期361-372,共12页
高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种能量转化效率高、反应速率快、应用场景广的新型高效电化学能量转化装置,在低成本绿氢制备、高附加值含碳化学品制备、氮氧化物处理、合成氨等领域具有广阔应用前景,有... 高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种能量转化效率高、反应速率快、应用场景广的新型高效电化学能量转化装置,在低成本绿氢制备、高附加值含碳化学品制备、氮氧化物处理、合成氨等领域具有广阔应用前景,有望在能源、化工、交通等领域的低碳化转型发挥重要作用。结合SOEC在制氢、制油、氮化物处理和制氨等领域的最新进展,对SOEC发展现状进行了系统归纳,并对未来发展需要重点关注的方向进行了展望。 展开更多
关键词 氢能 制氢 固体氧化物电解池(soec) 电化学 合成氨
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PMMA造孔剂对固体氧化物电解池制氢性能的影响 被引量:2
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作者 于波 张文强 +2 位作者 梁明德 张平 徐景明 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期807-812,共6页
针对目前常规高温固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料水蒸气扩散阻力大、极化能量损失高和稳定性差的不足,本研究采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔剂对SOEC阴极材料进行了微观结构调整和优化,以提高其电解过程制氢性能和耐候性.实验结果表明... 针对目前常规高温固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料水蒸气扩散阻力大、极化能量损失高和稳定性差的不足,本研究采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔剂对SOEC阴极材料进行了微观结构调整和优化,以提高其电解过程制氢性能和耐候性.实验结果表明:采用PMMA造孔剂可以显著降低水蒸气的扩散阻力,提高SOEC的电解效率和制氢性能.当PMMA的添加量为10wt%时,阴极材料的孔隙率高达45%,孔形规整圆形,分布均匀,孔径约为10μm.微观结构改进后,阴极的电导率为6726 S/cm,运行稳定,具有较高的机械强度.当电解温度为850℃,电压1.3V时,与采用淀粉造孔剂的SOEC相比,采用PMMA造孔剂的SOEC在运行过程中水蒸气扩散阻抗降低50%,产氢率提高50%. 展开更多
关键词 高温固体氧化物电解池 核能制氢 微观结构 阴极支撑层 扩散
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纳米NiO-YSZ复合粉体原位合成及电极微结构修饰 被引量:2
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作者 梁明德 于波 +1 位作者 文明芬 翟玉春 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A02期443-446,共4页
采用氨水沉淀原位合成法制备了NiO-YSZ(Y2O3稳定的ZrO2)复合粉体,通过XRD、FESEM研究了溶液pH值对粉体性能的影响,并用干压法和丝网印刷法将氢电极分为支撑层(500μm)、过渡层(20μm)和功能层(10μm)三层进行梯度化制备,采用YSZ/SDC双... 采用氨水沉淀原位合成法制备了NiO-YSZ(Y2O3稳定的ZrO2)复合粉体,通过XRD、FESEM研究了溶液pH值对粉体性能的影响,并用干压法和丝网印刷法将氢电极分为支撑层(500μm)、过渡层(20μm)和功能层(10μm)三层进行梯度化制备,采用YSZ/SDC双层电解质,通过共烧结技术将SDC(Sc掺杂CeO2)(6μm)作为YSZ(4μm)电解质和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF,20μm)氧电极的隔离层。结果表明,合成NiO-YSZ复合粉体的最佳pH值为8.5,粉体呈泡沫状团聚,NiO的平均晶粒粒径为13nm,产率为94.5%。850℃时制备的单体SOEC在70%、80%和90%3种水蒸气含量的氢电极气氛下,电解池在1.5V的产氢速率分别为266、381和558N.mL/cm2.h。在850℃、90%水蒸气含量的氢电极气氛下,以0.33A/cm2恒流电解1h前、后的电解电压分别为1.09和1.16V,电解池具备较好的稳定性。 展开更多
关键词 高温水蒸气电解制氢 固体氧化物电解池 Ni-YSZ BSCF:SDC
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Co-electrolysis of CO_2 and H_2O in high-temperature solid oxide electrolysis cells: Recent advance in cathodes 被引量:7
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作者 Xiaomin Zhang Yuefeng Song +1 位作者 Guoxiong Wang Xinhe Bao 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第5期839-853,共15页
Co-electrolysis of CO2and H2O using high-temperature solid oxide electrolysis cells(SOECs) into valuable chemicals has attracted great attentions recently due to the high conversion and energy efficiency,which provide... Co-electrolysis of CO2and H2O using high-temperature solid oxide electrolysis cells(SOECs) into valuable chemicals has attracted great attentions recently due to the high conversion and energy efficiency,which provides opportunities of reducing CO2emission, mitigating global warming and storing intermittent renewable energies. A single SOEC typically consists of an ion conducting electrolyte, an anode and a cathode where the co-electrolysis reaction takes place. The high operating temperature and difficult activated carbon-oxygen double-bond of CO2put forward strict requirements for SOEC cathode. Great efforts are being devoted to develop suitable cathode materials with high catalytic activity and excellent long-term stability for CO2/H2O electro-reduction. The so far cathode material development is the key point of this review and alternative strategies of high-performance cathode material preparation is proposed. Understanding the mechanism of CO2/H2O electro-reduction is beneficial to highly active cathode design and optimization. Thus the possible reaction mechanism is also discussed. Especially, a method in combination with electrochemical impedance spectroscopy(EIS) measurement, distribution functions of relaxation times(DRT) calculation, complex nonlinear least square(CNLS) fitting and operando ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy(APXPS) characterization is introduced to correctly disclose the reaction mechanism of CO2/H2O co-electrolysis. Finally, different reaction modes of the CO2/H2O coelectrolysis in SOECs are summarized to offer new strategies to enhance the CO2conversion. Otherwise,developing SOECs operating at 300-600 °C can integrate the electrochemical reduction and the Fischer-Tropsch reaction to convert the CO2/H2O into more valuable chemicals, which will be a new research direction in the future. 展开更多
关键词 soecs Co-electrolysis Carbon dioxide STEAM CATHODE
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Electrochemical reduction of CO_2 in solid oxide electrolysis cells 被引量:6
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作者 Lixiao Zhang Shiqing Hu +1 位作者 Xuefeng Zhu Weishen Yang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期593-601,共9页
The effort on electrochemical reduction of COto useful chemicals using the renewable energy to drive the process is growing fast recently. In this review, we introduce the recent progresses on the electrochemical redu... The effort on electrochemical reduction of COto useful chemicals using the renewable energy to drive the process is growing fast recently. In this review, we introduce the recent progresses on the electrochemical reduction of COin solid oxide electrolysis cells(SOECs). At high temperature, only CO is produced with high current densities and Faradic efficiency while the reactor is complicated and a better sealing technique is urgently needed. The typical electrolytes such as zirconia-based oxides, ceria-based oxides and lanthanum gallates-based oxides, anodes and cathodes are introduced in this review, and the cathode materials, such as conventional metal–ceramics(cermets), mixed ionic and electronic conductors(MIECs) are discussed in detail. In the future, to gain more value-added products, the electrolyte, cathode and anode materials should be developed to allow SOECs to be operated at temperature range of 573–873 K. At those temperatures, SOECs may combine the advantages of the low temperature system and the high temperature system to produce various products with high current densities. 展开更多
关键词 CO2 electrochemical reduction soecs Ni–YSZ MIECs
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