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Electricity Storage With High Roundtrip Efficiency in a Reversible Solid Oxide Cell Stack 被引量:1
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作者 甘丽珍 谢奎 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2016年第4期517-522,I0002,共7页
We theoretically investigate the electricity storage/generation in a reversible solid oxide cell stack. The system heat is for the first time tentatively stored in a phase-change metal when the stack is operated to ge... We theoretically investigate the electricity storage/generation in a reversible solid oxide cell stack. The system heat is for the first time tentatively stored in a phase-change metal when the stack is operated to generate electricity in a fuel cell mode and then reused to store electricity in an electrolysis mode. The state of charge (H2 frication in cathode) effectively enhances the open circuit voltages (OCVs) while the system gas pressure in electrodes also increases the OCVs. On the other hand, a higher system pressure facilitates the species diffusion in electrodes that therefore accordingly improve electrode polarizations. With the aid of recycled system heat, the roundtrip efficiency reaches as high as 92% for the repeated electricity storage and generation. 展开更多
关键词 reversible solid oxide cell State of charge Heat storage Electricity storage Electricity generation
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High performance and stability of double perovskite-type oxide NdBa0.5Ca0.5Co1.5Fe0.5O5+δas an oxygen electrode for reversible solid oxide electrochemical cell 被引量:5
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作者 Yunfeng Tian Yun Liu +4 位作者 Wenjie Wang Lichao Jia Jian Pu Bo Chi Jian Li 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第4期108-115,共8页
In this study,we successfully synthesized double perovskite-type oxide NdBa0.5Ca0.5Co1.5Fe0.5O5+δ(NBCCF)using a conventional wet chemical method as the oxygen electrode for reversible solid oxide electrochemical cell... In this study,we successfully synthesized double perovskite-type oxide NdBa0.5Ca0.5Co1.5Fe0.5O5+δ(NBCCF)using a conventional wet chemical method as the oxygen electrode for reversible solid oxide electrochemical cells(RSOCs).The polarization resistance(Rp)of the composite electrode NBCCFGd0.1Ce0.9O2(GDC)is only 0.079Ωcm^2 at 800℃under air.The single cell based on NBCCF-GDC electrode displays a peak power density of 0.941 W/cm^2 in fuel cell mode and a low Rp value of 0.134Ωcm^2.In electrolysis cell mode,the cell displays an outstanding oxygen evolution reaction(OER)activity and shows current density as high as 0.92 A/cm^2 with 50 vol%AH(Absolute Humidity)at 800℃and applied voltage of 1.3 V.Most importantly,the cell exhibits admirable durability of 60 h both in electrolysis mode and fuel cell mode with distinguished reversibility.All these results suggest that NBCCF is a promising candidate electrode for RSOC. 展开更多
关键词 reversible solid oxide ELECTROCHEMICAL cell DOUBLE perovsldte Composite electrode STABILITY REVERSIBILITY
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Electrochemical performance and stability of Sr-doped LaMnO_(3)-infiltrated yttria stabilized zirconia oxygen electrode for reversible solid oxide fuel cells 被引量:2
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作者 Hui Fan Minfang Han 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS 2014年第1期56-61,共6页
Porous Sr-doped lanthanum manganite–yttria stabilized zirconia(LSM–YSZ)oxygen electrode is prepared by an infiltration process for a reversible solid oxide fuel cell(RSOFC).X-ray diffraction and SEM analysis display... Porous Sr-doped lanthanum manganite–yttria stabilized zirconia(LSM–YSZ)oxygen electrode is prepared by an infiltration process for a reversible solid oxide fuel cell(RSOFC).X-ray diffraction and SEM analysis display that perovskite phase LSM submicro particles are evenly distributed in the porous YSZ matrix.Polarization curves and electrochemical impedance spectra are conducted for the RSOFC at 800 and 850C under both SOFC and SOEC modes.At 850℃,the single cell has the maximum power density of~726 mW/cm^(2)under SOFC mode,and electrolysis voltage of 1.35 V at 1 A/cm^(2)under SOEC mode.Fuel cell/water electrolysis cycle shows the cell has good performance stability during 6 cycles,which exhibits the LSM–YSZ oxygen electrode has high electrochemical performance and good stability.The results suggest that netw ork-like LSM–YSZ electrode made by infiltration process could be a promising oxygen electrode for high temperature RSOFCs. 展开更多
关键词 reversible solid oxide fuel cell solid oxide electrolysis cell INFILTRATION Strontium-doped lanthanum manganite
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Progress on direct assembly approach for in situ fabrication of electrodes of reversible solid oxide cells 被引量:1
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作者 Na Ai Yuanfeng Zou +2 位作者 Zhiyi Chen Kongfa Chen San Ping Jiang 《Materials Reports(Energy)》 2021年第2期61-69,共9页
Reversible solid oxide cells(SOCs)are very efficient and clean for storage and regeneration of renewable electrical energy by switching between electrolysis and fuel cell modes.One of the most critical factors governi... Reversible solid oxide cells(SOCs)are very efficient and clean for storage and regeneration of renewable electrical energy by switching between electrolysis and fuel cell modes.One of the most critical factors governing the efficiency and durability of SOCs technology is the stability of the interface between oxygen electrode and electrolyte,which is conventionally formed by sintering at a high temperature of~1000–1250℃,and which suffers from delamination problem,particularly for reversibly operated SOCs.On the other hand,our recent studies have shown that the electrode/electrolyte interface can be in situ formed by a direct assembly approach under the electrochemical polarization conditions at 800℃and lower.The direct assembly approach provides opportunities for significantly simplifying the cell fabrication procedures without the doped ceria barrier layer,enabling the utilization of a variety of high-performance oxygen electrode materials on barrier layer–free yttria-stabilized zirconia(YSZ)electrolyte.Most importantly,the in situ polarization induced interface shows a promising potential as highly active and durable interface for reversible SOCs.The objective of this progress report is to take an overview of the origin and research progress of in situ fabrication of oxygen electrodes based on the direct assembly approach.The prospect of direct assembly approach in the development of effective SOCs and in the fundamental studies of electrode/electrolyte interface reactions is discussed. 展开更多
关键词 reversible solid oxide cell Direct assembly Oxygen electrode Hydrogen electrode Polarization induced interface Electrode/electrolyte interface stability
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Pd-La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)composite as active and stable oxygen electrode for reversible solid oxide cells 被引量:2
5
作者 Rui Yang Yunfeng Tian +2 位作者 Yun Liu Jian Pu Bo Chi 《Journal of Rare Earths》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期599-604,共6页
To promote the electrocatalytic activity and stability of traditional(a_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)oxygen electrodes in reversible solid oxide cells(RSOCs),conventional physical mixed method was used t... To promote the electrocatalytic activity and stability of traditional(a_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)oxygen electrodes in reversible solid oxide cells(RSOCs),conventional physical mixed method was used to prepare the Pd-LSCF composite oxygen electrode.The cell with Pd-LSCF|GDC|YSZ|Ni-YSZ configuration shows perfect electrochemical performance in both solid oxide fuel cell(SOFC)mode and solid oxide electrolysis cell(SOEC)mode.In the SOFC mode,the cell achieves a power density of 1.73 W/cm^(2)at800℃higher than that of the LSCF oxygen electrode with 1.38 W/cm^(2).In the SOEC mode,the current density at 1.5 V is 1.67 A/cm^(2)at 800℃under 50 vol%steam concentration.Moreover,the reversibility and stability of the RSOCs were tested during 192 h long-term reversible operation.The degradation rate of the cell is only 2.2%/100 h and 2.5%/100 h in the SOEC and the SOFC modes,respectively.These results confirm that compositing Pd with the LSCF oxygen electrode can considerably boost the electrochemical performance of LSCF electrode in RSOCs field. 展开更多
关键词 reversible solid oxide cells COMPOSITE Oxygen electrode La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ) Electrochemical performance Rare earths
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基于RSOC的风光氢能源系统功率分配策略研究 被引量:2
6
作者 李菁 窦真兰 +3 位作者 王加祥 张春雁 鲁涛 倪耀兵 《综合智慧能源》 CAS 2023年第7期78-86,共9页
可逆固体氧化物电池(RSOC)作为新型氢能储技术在可再生综合能源系统中具有广泛的应用前景。然而,与低温氢储能技术以堆功率代表系统功率进行功率分配策略研究相比,RSOC电堆外围需配置高功耗辅助系统(BOP)来维持其高温运行,且系统功率调... 可逆固体氧化物电池(RSOC)作为新型氢能储技术在可再生综合能源系统中具有广泛的应用前景。然而,与低温氢储能技术以堆功率代表系统功率进行功率分配策略研究相比,RSOC电堆外围需配置高功耗辅助系统(BOP)来维持其高温运行,且系统功率调控速率受温度安全限制。因此,RSOC氢电转化系统的BOP功耗和功率调控速率约束对系统功率分配有着显著的影响。为此,建立了基于RSOC的风光氢综合能源系统模型,着重开发了考虑BOP功耗的RSOC氢电转化系统功率模型。同时,提出一种基于RSOC的风光氢综合能源系统功率分配优化方法,考虑RSOC功率调控速率、各系统容量等约束条件,建立以系统日运行成本最小化、风光消纳最大化为目标的功率分配优化策略,并通过多目标粒子群优化算法求解该问题。优化结果显示,该算法能够获得优越的功率分配策略,与一般的功率分配策略相比,优化后的功率分配策略能够获得更高的系统收益。此外,电网和蓄电池的参与增加了系统的功率调节的灵活性,降低了系统整体运行功率。 展开更多
关键词 氢储能技术 可逆固体氧化物电池 可再生综合能源 功率分配优化 多目标粒子群优化
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基于可逆固体氧化物电池的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营研究 被引量:2
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作者 李远征 任潇 +3 位作者 葛磊蛟 彭靖轩 徐秋实 李曦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期5169-5184,I0013,共17页
为促进实现“双碳”目标,新能源将成为未来能源供应的主体。考虑到高比例新能源对电力系统容量规划和调度运营带来的巨大挑战以及电氢能源需求量的持续增长对电力系统的影响,以微电网为研究对象,设计基于可逆固体氧化物电池的考虑源荷... 为促进实现“双碳”目标,新能源将成为未来能源供应的主体。考虑到高比例新能源对电力系统容量规划和调度运营带来的巨大挑战以及电氢能源需求量的持续增长对电力系统的影响,以微电网为研究对象,设计基于可逆固体氧化物电池的考虑源荷不确定性的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营优化模型及其求解算法。首先,针对风光产电、电氢负荷等多种不确定因素,设计包含微电网全生命周期内各年份不同典型日的数据,以构成随机场景。其次,对电氢耦合微电网容量规划成本、全生命周期调度运营成本以及新能源年均渗透率等多个优化目标进行数学表达,并对各发电机组、可逆固体氧化物电池以及储氢库的规划-运营约束进行线性描述。然后,设计一种改进的增广ε约束算法求解模型的Pareto解集,并提出一种平衡决策方法从解集中获取最佳规划-调度方案。最后,仿真结果表明,所提方法能均衡各优化目标,在保证新能源高渗透率的同时提升电氢耦合微电网的可靠性以及规划-运营经济性。 展开更多
关键词 电氢耦合微电网 可逆固体氧化物电池 全生命周期规划-运营 高比例新能源 平衡决策
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基于可逆固体氧化物电池的气电双向耦合统一调度优化 被引量:1
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作者 黄祯媛 高赐威 +2 位作者 陈涛 左娟 吴心弘 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1860-1871,I0016,共13页
传统多能市场模型一般将异质能源转换装置视作市场主体,例如燃气电厂等。能源互联网理念下,异质能源的综合利用要求打破种类壁垒,形成统一能源传输系统。计量的能源形式不统一,能源转换方向单一,限制了能源互联网的应用场景。基于实验... 传统多能市场模型一般将异质能源转换装置视作市场主体,例如燃气电厂等。能源互联网理念下,异质能源的综合利用要求打破种类壁垒,形成统一能源传输系统。计量的能源形式不统一,能源转换方向单一,限制了能源互联网的应用场景。基于实验数据推导可逆固体氧化物电池(reversal solid oxide cells,r SOC)等效物理模型,提出一种rSOC双向能源传输管道的电力-天然气统一市场模型,并将节点边际价格(locational marginal price,LMP)推广到异质能源的统一能价机制,验证rSOC异质能价双向传递作用。研究表明应用rSOC双向传输管道有助于节省供能成本,提高综合能源市场经济效益和调度效率。所提异质能源市场统一价格理论,以及气电统一市场模型为综合能源联合交易提供理论基础和模型参考。 展开更多
关键词 综合能源系统 能源互联网 可逆固体氧化物电池 电力市场
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双向可逆的集中式电氢耦合系统容量优化配置
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作者 冯兴 杨威 +3 位作者 张安安 张曦 李茜 雷宪章 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第8期1-11,共11页
针对风光富集地区大型新能源发电厂的弃风弃光问题,利用可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOC)结合氢储能的双向转换特性消纳多余风光资源,提出一种双向可逆的集中式RSOC电氢耦合系统容量优化配置方法。首先... 针对风光富集地区大型新能源发电厂的弃风弃光问题,利用可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOC)结合氢储能的双向转换特性消纳多余风光资源,提出一种双向可逆的集中式RSOC电氢耦合系统容量优化配置方法。首先构建集中式RSOC电氢耦合系统架构,建立发电系统、电氢转换系统等模型;其次考虑燃料电池特性建立RSOC性能衰减模型,考虑特高压通道可用传输能力不确定性生成典型场景;进而建立集中式RSOC双层容量规划模型,上层以运营期收益最大为目标优化RSOC、储氢库容量配置,下层以综合成本最低为目标优化各设备出力,联合粒子群算法与Cplex求解器进行求解。最后通过算例分析,验证RSOC的加入提高了系统经济性及环境效益,同时投资灵敏度分析表明电池单位容量成本是制约系统经济运行的重要因素。 展开更多
关键词 集中式电氢耦合系统 可逆固体氧化物燃料电池 容量规划 氢储能 性能衰减
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开路状态下固体氧化物电解槽制备合成气的模型设计与验证
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作者 高颖 张涛 +5 位作者 李青山 孙元娜 李植 王涛 王俊勃 刘江南 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第6期95-104,共10页
固体氧化物电解槽(SOEC)可将H_(2)O和CO_(2)通过共电解转化为合成气(H_(2)和CO),从而实现CO_(2)的捕集与利用。然而,除了电化学反应,反应气体在高温下的逆水汽反应(RWGS反应)对该过程也存在一定影响。为了探究RWGS反应在合成气制备中的... 固体氧化物电解槽(SOEC)可将H_(2)O和CO_(2)通过共电解转化为合成气(H_(2)和CO),从而实现CO_(2)的捕集与利用。然而,除了电化学反应,反应气体在高温下的逆水汽反应(RWGS反应)对该过程也存在一定影响。为了探究RWGS反应在合成气制备中的作用,建立了一种纽扣型SOEC在开路状态下制备合成气的二维模型,研究了开路状态下进气组分和操作温度对SOEC支撑层中RWGS反应的影响。将模型仿真结果与实验数据进行对比验证,确保了模型的可靠性。结果表明,入口气体中还原性气体H_(2)含量(物质的量分数,下同)是影响RWGS反应速率的首要因素,H_(2)含量越高,RWGS反应速率越快。当H_(2)含量为30%时,CO_(2)转化率在29%以上;当H_(2)含量为10%时,CO_(2)转化率仅为9%~10%。此外,在H_(2)含量一定的情况下,RWGS反应速率主要与CO_(2)含量呈正相关,在入口气体中提高CO_(2)或者H_(2)含量,可不同程度提高开路状态下的CO_(2)转化率。更高的操作温度有利于RWGS反应更快进行,且在H_(2)含量一定的情况下,进气组分中CO_(2)含量越高,RWGS反应速率的变化率也越大。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 共电解模型 逆水汽反应 合成气
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太阳能耦合固体氧化物电池热电氢联产系统技术经济性分析
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作者 赵鹏翔 杨佳霖 +2 位作者 杨宪 丛琳 吕承友 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期147-154,共8页
固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换,且工作温度为650~850℃,具有高品位余热回收利用的潜力,将固体氧化物电池用于热、电、氢联产可大幅提高设备利用率及能量利用效率。提出了光伏、光热驱动的固体氧化物电池热电... 固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换,且工作温度为650~850℃,具有高品位余热回收利用的潜力,将固体氧化物电池用于热、电、氢联产可大幅提高设备利用率及能量利用效率。提出了光伏、光热驱动的固体氧化物电池热电氢联产系统,并耦合了蓄电池及熔盐蓄热保障系统连续稳定运行。以总成本最低为目标,构建系统容量配置及运行策略优化的混合整数线性规划模型,并基于品位对口、梯级利用的用能原则,采用夹点分析方法优化全系统多品位能流的梯级利用,揭示耦合系统物质和能量高效集成机理。针对某工业园区太阳能资源及热电氢需求实际案例,固体氧化物电池年满负荷运行小时数高于6 000 h,耦合系统平准化用能成本为0.28元/kW。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物电池 热电氢联产 能量梯级利用 光伏 光热
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可逆固体氧化物电池电极材料的研究进展
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作者 顾佳敏 卜云飞 《新能源科技》 2024年第2期1-19,33,共20页
可逆固体氧化物电池电极材料在应对能源挑战和降低环境污染方面具有重要作用。文章介绍了固体氧化物燃料电池和电解电池的工作原理及它们结合成可逆固体氧化物电池的优点。着重讨论了电极材料选择对电池性能的重大影响,并深入分析了钙... 可逆固体氧化物电池电极材料在应对能源挑战和降低环境污染方面具有重要作用。文章介绍了固体氧化物燃料电池和电解电池的工作原理及它们结合成可逆固体氧化物电池的优点。着重讨论了电极材料选择对电池性能的重大影响,并深入分析了钙钛矿氧化物材料在氧电极氧还原/氧析出反应动力学提升方面的作用。此外,探讨了采用掺杂、离子缺陷引入、合成方法改进以及机器学习等策略来优化电极性能。同时,指出了燃料电极在不同运行模式下面临的挑战,如结构劣化和碳沉积等,为高效、稳定的可逆固体氧化物电池发展提供了新视角和方法。 展开更多
关键词 固体氧化物电池 可逆 电极 机器学习
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Efficient reversible CO/CO_(2) conversion in solid oxide cells with a phase-transformed fuel electrode 被引量:7
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作者 Yihang Li Manish Singh +5 位作者 Zechao Zhuang Yifu Jing Fengjiao Li Kristina Maliutina Chuanxin He Liangdong Fan 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第5期1114-1126,共13页
The reversible solid oxide cell(RSOC)is an attractive technology to mutually convert power and chemicals at elevated temperatures.However,its development has been hindered mainly due to the absence of a highly active ... The reversible solid oxide cell(RSOC)is an attractive technology to mutually convert power and chemicals at elevated temperatures.However,its development has been hindered mainly due to the absence of a highly active and durable fuel electrode.Here,we report a phase-transformed CoFe-Sr_(3)Fe_(1.25)Mo_(0.75)O_(7)-δ(CoFe-SFM)fuel electrode consisting of CoFe nanoparticles and Ruddlesden-Popper-layered Sr_(3)Fe_(1.25)Mo_(0.75)O_(7)-δ(SFM)from a Sr_(2)Fe_(7/6)Mo_(0.5)Co_(1/3)O_(6)-δ(SFMCo)perovskite oxide after annealing in hydrogen and apply it to reversible CO/CO_(2)conversion in RSOC.The CoFeSFM fuel electrode shows improved catalytic activity by accelerating oxygen diffusion and surface kinetics towards the CO/CO_(2)conversion as demonstrated by the distribution of relaxation time(DRT)study and equivalent circuit model fitting analysis.Furthermore,an electrolyte-supported single cell is evaluated in the 2:1 CO-CO_(2)atmosphere at 800℃,which shows a peak power density of 259 mW cm^(-2)for CO oxidation and a current density of-0.453 A cm^(-2)at 1.3 V for CO_(2)reduction,which correspond to 3.079 and3.155 m L min-1cm^(-2)for the CO and CO_(2)conversion rates,respectively.More importantly,the reversible conversion is successfully demonstrated over 20 cyclic electrolysis and fuel cell switching test modes at 1.3 and 0.6 V.This work provides a useful guideline for designing a fuel electrode through a surface/interface exsolution process for RSOC towards efficient CO-CO_(2)reversible conversion. 展开更多
关键词 reversible solid oxide cells CO-CO_(2)conversion perovskite oxide phase transformation cyclic test
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Electrochemical performance of La_(2)NiO_(4+δ)-Ce_(0.55)La_(0.45)O_(2−δ)as a promising bifunctional oxygen electrode for reversible solid oxide cells 被引量:5
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作者 Pengzhang Li Wei Yang +4 位作者 Chuanjin Tian Wenyan Zhao Zhe Lü Zhipeng Xie Chang-An Wang 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE CAS CSCD 2021年第2期328-337,共10页
In this work,La_(2)NiO_(4+δ)-Ce_(0.55)La_(0.45)O_(2−δ)(denoted as LNO-xLDC)with various LDC contents(x=0,10,20,30,and 40 wt%)were prepared and evaluated as bifunctional oxygen electrodes for reversible solid oxide c... In this work,La_(2)NiO_(4+δ)-Ce_(0.55)La_(0.45)O_(2−δ)(denoted as LNO-xLDC)with various LDC contents(x=0,10,20,30,and 40 wt%)were prepared and evaluated as bifunctional oxygen electrodes for reversible solid oxide cells(RSOCs).Compared with the pure LNO,the optimum composition of LNO-30LDC exhibited the lowest polarization resistance(Rp)of 0.53 and 0.12Ω·cm^(2)in air at 650 and 750℃,respectively.The enhanced electrochemical performance of LNO-30LDC oxygen electrode was mainly attributed to the extended triple phase boundary and more oxygen ionic transfer channels.The hydrogen electrode supported single cell with LNO-30LDC oxygen electrode displayed peak power densities of 276,401,and 521 mW·cm^(−2)at 700,750,and 800℃,respectively.Moreover,the electrolysis current density of the single cell demonstrated 526.39 mA·cm^(−2) under 1.5 V at 800℃,and the corresponding hydrogen production rate was 220.03 mL·cm^(−2)·h^(−1).The encouraging results indicated that LNO-30LDC was a promising bifunctional oxygen electrode material for RSOCs. 展开更多
关键词 La_(2)NiO_(4+δ)(LNO) oxygen electrode electrochemical performance reversible solid oxide cells(rsocs)
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Tailored Sr-Co-free perovskite oxide as an air electrode for high-performance reversible solid oxide cells 被引量:3
15
作者 Wenjie Wang Yunfeng Tian +4 位作者 Yun Liu Nalluri Abhishek Yitong Li Bo Chi Jian Pu 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第7期1621-1631,共11页
Sr-Co containing perovskite oxides are prospective air electrode candidates for reversible solid oxide cells(RSOCs).However,their efficiencies are limited by Sr segregation and the high thermal expansion coefficient(T... Sr-Co containing perovskite oxides are prospective air electrode candidates for reversible solid oxide cells(RSOCs).However,their efficiencies are limited by Sr segregation and the high thermal expansion coefficient(TEC)of Cobased perovskites.Herein,La_(0.6)Ca_(0.4)Fe_(0.8)Ni_(0.2)O_(3-δ)(LCa FN)is tailored as an Sr-Co-free perovskite air electrode for highperformance RSOCs.Compared with La_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(0.8)Ni_(0.2)O_(3-δ)(LSFN)and La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCo F),LCa FN has a high electrical conductivity (297 S cm^(-1)),TEC compatibility(11.2×10^(-6)K^(-1)) and improved chemical stability.Moreover,LCa FN has high oxygen reduction reaction(ORR)activity with a low polarization resistance(0.06Ωcm^(2)) at 800℃.A single-cell NiYSZ/YSZ/gadolinium-doped ceria(GDC)/LCa FN-GDC operated at 800℃ yields a maximum power density of 1.08 W cm^(-2) using H_(2) as fuel.In the solid oxide electrolysis cell(SOEC)mode,the cell can achieve a current density of approximately 1.2 A cm^(-2) at 1.3 V with 70% humidity at 800℃.The cell exhibits good reversibility and remains stable in continuous SOEC and solid oxide fuel cell(SOFC)modes.These findings indicate the potential application of LCa FN as an air electrode material for RSOCs. 展开更多
关键词 reversible solid oxide cell Sr-Co-free composite oxide hydrogen production REVERSIBILITY
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基于可逆固体氧化物电池的风光氢综合能源系统容量规划 被引量:3
16
作者 窦真兰 袁本峰 +2 位作者 张春雁 肖国萍 王建强 《中国电力》 CSCD 北大核心 2023年第10期22-32,共11页
可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,RSOC)作为新型氢储能技术,有利于促进可再生能源消纳、提高系统运行效率。为此,提出一种基于RSOC技术的风光氢综合能源系统规划设计方法。首先,建立风光氢综合能源系统规划模型,考虑RSO... 可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,RSOC)作为新型氢储能技术,有利于促进可再生能源消纳、提高系统运行效率。为此,提出一种基于RSOC技术的风光氢综合能源系统规划设计方法。首先,建立风光氢综合能源系统规划模型,考虑RSOC辅助系统(balance of plant,BOP)功耗占比高、功率调节受限等约束。其次,以系统年弃电缺电量、投资成本最小化为目标,采用粒子群优化算法求解该规划问题。最后,针对氢气价格、RSOC成本等不确定性因素,开展系统规划灵敏度分析。仿真结果表明该方法能够获得合理的配置方案,大规模减小系统弃电缺电频率,提升系统资源配置的灵活性。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物电池 氢储能 综合能源系统 容量规划 规划灵敏度分析
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可逆固体氧化物电池的部分功率变换四象限运行能效优化
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作者 吴穆星 赵巍 +2 位作者 吴俊娟 孙孝峰 李昕 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期8757-8771,共15页
为了提高可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,rSOC)的并网转换效率,提出一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)技术的双极性优化方案,对比单极性电路能够提升电池电压支撑范围以及系统效率。建立rSOC的电化... 为了提高可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,rSOC)的并网转换效率,提出一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)技术的双极性优化方案,对比单极性电路能够提升电池电压支撑范围以及系统效率。建立rSOC的电化学模型并分析PPC变换下的电压功率范围,分析表明在双极性变换下,变换器的轻载工作带与rSOC在双向运行时不对称的功率特性降低了系统效率。为进一步优化系统,根据效率与功率需求优化了rSOC工作运行带,使变换器能够正常工作,并结合双极性变换与LLC的特点,提出一种双极性双向LLC谐振变换器,能够满足4种工作模式,并分析了变换器正反向增益特性,提出非对称工况下的谐振参数设计方案,使正反向均能高效运行。最后完成了系统仿真与模式切换仿真,搭建实验平台,验证了所提储能系统优化方案的高效性与实用性。 展开更多
关键词 双极性电压 可逆固体氧化物电池(rsoc) 部分功率变换(PPC) LLC谐振变换器
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基于可逆固体氧化物燃料电池的综合能源站容量优化配置 被引量:1
18
作者 杨威 王越 +3 位作者 张曦 张安安 张承乾 雷宪章 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期93-100,共8页
针对综合能源系统清洁能源消纳问题,提出一种考虑设备效率退化的可逆固体氧化物燃料电池综合能源站容量优化配置方法。基于可逆固体氧化物燃料电池运行特性提出综合能源站架构,并建立能源站设备数学模型和效率退化模型;在充分考虑能源... 针对综合能源系统清洁能源消纳问题,提出一种考虑设备效率退化的可逆固体氧化物燃料电池综合能源站容量优化配置方法。基于可逆固体氧化物燃料电池运行特性提出综合能源站架构,并建立能源站设备数学模型和效率退化模型;在充分考虑能源站设备效率退化的情况下,以能源站全生命周期净现值最大为目标建立系统氢储能容量优化配置模型,并利用改进遗传粒子群优化算法和CPLEX工具箱对模型进行求解。算例分析验证了所提方法的有效性和合理性。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物燃料电池 综合能源站 容量配置 氢储能 效率退化
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计及电价波动的可逆固体氧化物电池“发电-电解产气”综合能源系统建模分析
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作者 李儒欢 余浩宇 +4 位作者 张旭征 张自航 吴锴 周峻 成永红 《全球能源互联网》 CSCD 2023年第5期447-458,共12页
综合能源系统是今后分布式发电站的重要发展方向之一。为了分析计及电价响应和电网激励对电转气(power to gas,P2G)技术的影响,建立了一个结合沼气厂的可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)热-电-气综合能源系统模型... 综合能源系统是今后分布式发电站的重要发展方向之一。为了分析计及电价响应和电网激励对电转气(power to gas,P2G)技术的影响,建立了一个结合沼气厂的可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)热-电-气综合能源系统模型。利用GAMS仿真软件分析了案例中引入的不同能量消耗方式对系统的影响,比较了热电联产(combined heat and power, CHP)和RSOC两种消耗沼气生产电力和热能方式的优劣,分析了电价波动对综合能源系统的投资成本和“弃风、弃光”的决策影响。引入RSOC之后带来的高电能转化率与CHP产生的高热量转化率相配合,能减少系统的投资成本,使可再生能源得到更合理地配置;引入沼气储罐可以平衡每天的供需要求,使系统的自耗电能力得到大幅提升,系统从电网购电降低了20%。随着电价持续增长,沼气储罐和RSOC的最优投资容量逐渐增加。当电价增长一倍时,最优系统案例中从电网购电量同比降低89.944%,同时系统的投资成本增速比传统系统慢。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物燃料电池 沼气池 热电联产装置 综合能源系统
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可逆固体氧化物电池SrTiO_(3)基燃料极材料的研究进展
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作者 卢恺振 王乐莹 +3 位作者 罗凌虹 程亮 徐序 吴也凡 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1066-1077,共12页
可逆固体氧化物电池RSOCs在SOFC/SOEC双模式下交替运行,可实现清洁能源—电能的可持续循环,起到“移峰填谷”的作用,因其具有效率高、运行时间长、储能规模大等优点,在能源互联网建设中具有广阔的应用前景。传统Ni-YSZ燃料极材料在使用... 可逆固体氧化物电池RSOCs在SOFC/SOEC双模式下交替运行,可实现清洁能源—电能的可持续循环,起到“移峰填谷”的作用,因其具有效率高、运行时间长、储能规模大等优点,在能源互联网建设中具有广阔的应用前景。传统Ni-YSZ燃料极材料在使用含有硫杂质的燃料气时极易硫中毒,在使用碳氢燃料时易产生积碳。而钛酸锶(SrTiO_(3))钙钛矿材料因其具有高度可调的结构及性能、良好的结构稳定性及热化学稳定性、较强的抗积碳抗硫中毒能力等,成为研究最为广泛的RSOCs燃料极材料。综述了SrTiO_(3)基RSOCs燃料极的研究进展,并阐述了其相关机制研究,指出了SrTiO_(3)基燃料极在未来RSOCs应用中所面临的挑战。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物电池 燃料极 SrTiO_(3) A/B位掺杂 原位析出
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