基于相变材料的固体氧化物电解池热管理策略研究

1

作者 张雪洁 费宇轩 +3 位作者 李昂 孙铭远 朱磊 黄震 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-8,共8页

为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的有效热管理,提出了基于相变材料(phase change material, PCM)的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM... 为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的有效热管理,提出了基于相变材料(phase change material, PCM)的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM的热管理策略对SOEC温度、电流密度和化学反应速率等的影响。结果表明:使用PCM进行热管理能够有效抑制波动电压输入下SOEC内部的温度波动,避免SOEC内部产生剧烈的温度变化,同时能够显著提升温度均匀性。在电压从1.34 V增加至1.50 V再降至1.10 V这一动态输入过程中,使用PCM能够使电解池的最大温度从1 205 K降至1 151 K,降低了4.48%,最小温度则从1 114 K增加到了1 142 K,增加了2.51%,SOEC温度均匀性最大可达90.13%。基于PCM的热管理策略有利于SOEC长期稳定运行。 展开更多

关键词 电制合成燃料 固体氧化物电解池 共电解 热管理 相变材料

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固体氧化物电解池的制备与优化

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作者 王睿 马丽丽 +4 位作者 李凡 杨磊 陈婷 王绍荣 史彩霞 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期99-103,共5页

固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)作为一种高效的能量转化装置,可将富余电力转化为氢能,具有广阔的应用前景。然而在SOEC实际运行中,由于H_(2)O分子体积远大于H_(2)分子,使得H_(2)O分子在传统的阴极结构中的传质... 固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)作为一种高效的能量转化装置,可将富余电力转化为氢能,具有广阔的应用前景。然而在SOEC实际运行中,由于H_(2)O分子体积远大于H_(2)分子,使得H_(2)O分子在传统的阴极结构中的传质效率下降,从而降低电解性能,因此提升水蒸气的传质效率对其性能提升具有重要意义。为提升水蒸气的传质效率,对电池结构进行了专门的设计;采用梯度孔结构的阴极,结合新型空气极材料,以Sc稳定的氧化锆(ScSZ)作为电解质制备得到了大面积SOEC单电池,并以单一孔径结构的阴极单电池作为对照组,对两种结构的阴极单电池的电解性能进行测试表征。结果表明在750℃时相同含量水蒸气下单一孔径阴极单电池的电解性能均低于阶梯孔阴极单电池的电解性能:在750℃@1.3 V-80%H_(2)O下10 cm×10 cm大面积单电池上,前者电解功率为32 W,后者40.2 W,即阶梯孔结构阴极的设计提升了电解性能。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 梯度孔 单一孔 阴极 电化学性能

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质子传导型固体氧化物电解池在化学品制备中的应用及挑战

3

作者 刘中原 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1812-1818,共7页

质子传导型固体氧化物电解池(H-SOECs)作为一种高效利用电能制备化学品的新技术,在可再生电能的化学转化与存储方面展现出了巨大潜力。综述了H-SOECs技术在水蒸气电解、合成氨、二氧化碳还原和烷烃氧化制烯烃的四种电化学反应的研究现状... 质子传导型固体氧化物电解池(H-SOECs)作为一种高效利用电能制备化学品的新技术,在可再生电能的化学转化与存储方面展现出了巨大潜力。综述了H-SOECs技术在水蒸气电解、合成氨、二氧化碳还原和烷烃氧化制烯烃的四种电化学反应的研究现状,阐述了每种电化学反应在提高产物产量和能源效率方面遇到的挑战,并对潜在的解决策略和未来的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 质子传导型固体氧化物电解池 水蒸气电解 氮气还原合成氨 二氧化碳还原 烷烃氧化

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单体固体氧化物电解池极化损失分析及阴极微结构优化 被引量：5

4

作者 于波 刘明义 +2 位作者 张文强 张平 徐景明 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第2期395-402,共8页

基于高温固体氧化物电解池(SOEC)的高温蒸汽电解(HTSE)制氢技术作为一种非常有前景的大规模核能制氢新方法,受到国际上的迅速关注.但如何控制电解模式下的极化能量损失和性能衰减是HTSE实用化的关键.本文通过在线电化学阻抗测试技术,研... 基于高温固体氧化物电解池(SOEC)的高温蒸汽电解(HTSE)制氢技术作为一种非常有前景的大规模核能制氢新方法,受到国际上的迅速关注.但如何控制电解模式下的极化能量损失和性能衰减是HTSE实用化的关键.本文通过在线电化学阻抗测试技术,研究了实际运行状态下的单体固体氧化物池(SOC)在电池模式和电解模式下的极化阻抗分布,阐述了SOEC与高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的差异,确定了SOEC氢电极支撑层水蒸气扩散过程极化损失大是制约电解池制氢性能提高的主要因素.在此基础上,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔剂对氢电极支撑层的微观结构进行了调整和优化.微结构优化后,氢电极材料的孔隙率提高了50%,孔隙为规则圆形,分布均匀,更利于气体扩散;电解电压1.3 V时,单位面积产氢率高达328.1 mL·cm-2·h-1(标准态),为改进前电解池的2倍,实现50 h以上连续稳定性运行.研究成果可为HTSE的实际应用提供一定的理论数据和技术基础. 展开更多

关键词 高温蒸汽电解 核能制氢 固体氧化物电解池 极化损失 氢电极

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固体氧化物电解池直接电解CO2的研究进展 被引量：10

5

作者 李一航 夏长荣 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期162-174,共13页

固体氧化物电解池是一种高效、环境友好型的能量转换器件,可以直接将电能转化为化学能.本文介绍了近年来作者课题组在固体氧化物电解池直接用于CO2还原的研究进展,并以阴极材料为主着重讨论了金属陶瓷电极和混合导电型钙钛矿氧化物电极... 固体氧化物电解池是一种高效、环境友好型的能量转换器件,可以直接将电能转化为化学能.本文介绍了近年来作者课题组在固体氧化物电解池直接用于CO2还原的研究进展,并以阴极材料为主着重讨论了金属陶瓷电极和混合导电型钙钛矿氧化物电极的研究工作,最后展望了未来固体氧化物电解池直接电解CO2的研究思路和方向. 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 CO2还原 阴极 金属陶瓷 钙钛矿

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氧分压对固体氧化物电解池性能的影响（英文） 被引量：4

6

作者 侯权 关成志 +2 位作者 肖国萍 王建强 朱志远 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第3期284-291,共8页

基于固体氧化物电解池的高温电解水蒸气是一种可以在低碳排放条件下实现大规模氢气制备的技术。固体氧化物电解池的工作条件,尤其是所通入的气体组成和压力对其性能有很大的影响。本文基于计算流体力学软件建立了电解池理论模型来研究... 基于固体氧化物电解池的高温电解水蒸气是一种可以在低碳排放条件下实现大规模氢气制备的技术。固体氧化物电解池的工作条件,尤其是所通入的气体组成和压力对其性能有很大的影响。本文基于计算流体力学软件建立了电解池理论模型来研究固体氧化物电解池的氧电极上通入不同氧分压的吹扫气对电解池反应特性的影响,文中所研究的氧分压范围为1.01×10~3–1.0×10~5 Pa。结果表明,可逆的开路电压随着氧分压的提高而增大,然而由活化极化、欧姆极化和浓差极化共同作用导致的极化电压随着氧分压增大而降低。在低电流密度时氧分压越小固体氧化物电解池性能越好,而在高电流密度时氧分压越大固体氧化物电解池性能越好。因此在低电流密度时采用低氧分压吹扫气有利于降低电解过程的耗电量,在高电流密度时采用氧气作为吹扫气有利于减少电解水的电能消耗并能够得到纯氧作为副产物以提高经济价值。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 界面 氧分压 理论模型 计算流体动力学模拟

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基于固体氧化物电解池的高温电解技术在化学工业中的应用进展 被引量：3

7

作者 李一枫 覃祥富 +2 位作者 于波 张龙贵 吴长江 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期850-856,共7页

基于固体氧化物电解池(SOEC)的高温电解技术对于我国实现碳减排、碳达峰以及碳中和目标具有重要意义,同时可实现CO_(2)资源化利用,产生巨大的环境效益和潜在的经济效益。介绍了SOEC用于高温电解制氢、高温电解CO_(2)以及高温电解其他气... 基于固体氧化物电解池(SOEC)的高温电解技术对于我国实现碳减排、碳达峰以及碳中和目标具有重要意义,同时可实现CO_(2)资源化利用,产生巨大的环境效益和潜在的经济效益。介绍了SOEC用于高温电解制氢、高温电解CO_(2)以及高温电解其他气态小分子制备化工产品技术的研究进展,并对未来SOEC耦合化工合成工艺的发展进行了展望。基于SOEC的高温电解技术的实验室研究和中试研究已取得进展,但工业化应用还有待进一步开发。提升高温电解池的集成规模、运行效率和运行稳定性,都是亟需解决的重点和难点问题。 展开更多

关键词 高温电解 固体氧化物电解池 氢能 二氧化碳

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固体氧化物电解池共电解H_2O-CO_2的发展与应用研究 被引量：4

8

作者 张磊 涂正凯 乔瑜 《可再生能源》 CAS 北大核心 2018年第10期1554-1560,共7页

以CO_2和H_2O为电解原料的共电解技术既可以发挥固体氧化物电解池(SOEC)的优势,又可以捕集、利用CO_2,将其转变为合成气(CO+H_2),实现碳在CO_2和合成气之间的中性循环,对环境保护有着重要的意义。共电解技术还能实现能源的高效存储以及... 以CO_2和H_2O为电解原料的共电解技术既可以发挥固体氧化物电解池(SOEC)的优势,又可以捕集、利用CO_2,将其转变为合成气(CO+H_2),实现碳在CO_2和合成气之间的中性循环,对环境保护有着重要的意义。共电解技术还能实现能源的高效存储以及可再生能源向液体碳氢燃料的转变,在未来能源系统中将会扮演重要角色。文章对SOEC共电解技术的基本原理、材料、研究历程和各国的研究现状等方面进行分析和介绍,特别对共电解技术在能源领域的系统化应用研究做了总结,并对其在能源系统的应用做了展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 高温共电解技术 能源系统

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固体氧化物电解池材料发展现状与展望 被引量：2

9

作者 王傲雪 郭琳 +3 位作者 郑金玉 米万良 张盼盼 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期62-77,共16页

氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM... 氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM)和固体氧化物电解水技术(SOEC)等,其中SOEC效率高、无需使用贵金属催化剂,是高效大规模制氢的首选。SOEC在高温下运行,要求所用材料在高温下具有高导电性和稳定性等特点,同时不同部件所用材料应与热膨胀系数匹配、具有良好相容性,因此从材料方面总结了SOEC阴极、阳极、电解质3种关键部件的材料研究现状。目前阴极材料主要为金属陶瓷和钙钛矿型陶瓷2类材料,阴极高温高湿环境易导致金属陶瓷类材料失活,在长期运行中存在金属的氧化、损失、团聚等问题,因此讨论了制备复合电极、增加阻挡层、制备精细多孔结构等提高金属陶瓷材料稳定性的方法,简述了钙钛矿型陶瓷类材料存在的低催化活性等问题,并介绍了如掺杂过渡、金属原位溶出、负载活性金属纳米粒子等方法以提高材料性能;阳极材料主要为钙钛矿类材料,主要阐述了阳极运行中性能下降的因素,如长期运行过程中分层、裂纹等问题导致阳极材料长期稳定性较差,并讨论了增加阻挡层、循环操作、制备具有高电导率和催化活性的钙钛矿材料等方法,提高阳极稳定性;电解质材料主要由萤石型或钙钛矿类材料组成,重点介绍了制备高电导率材料、薄膜化工艺2种方案降低其阻抗。并对SOEC商业化现状进行介绍,SOEC目前还处于起步阶段,但随研究不断深入,其性能逐步提升,美国、欧盟等发达国家均在积极布局SOEC的商业化应用。最后结合材料发展现状对SOEC的商业化应用前景进行了讨论与展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 制氢 电极材料 电解质 高温电化学

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氧离子传导型固体氧化物电解池燃料电极的研究进展 被引量：2

10

作者 叶灵婷 谢奎 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期253-261,共9页

固体氧化物电解池可高效地电解H2O/CO2制备燃料,越来越受到人们的重视.本文对近年来在燃料电极(阴极)材料方面的研究进展进行了全面综述,指出各种阴极材料的优缺点及发展趋势,强调亟待解决的关键科学与技术问题.

关键词 固体氧化物电解池 燃料电极 水蒸气电解 二氧化碳电解 共电解

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固体氧化物电解池阳极材料研究进展 被引量：1

11

作者 邹庚 冯炜程 +1 位作者 宋月锋 汪国雄 《电化学》 CAS 北大核心 2023年第2期14-28,共15页

近年来,固体氧化物电解池(SOEC)作为一种高效的电化学能量转换装置,由于其大电流密度、高法拉第效率和高能量效率受到广泛的关注。阳极析氧反应(OER)是SOEC中重要的电极反应,涉及四电子转移过程,反应动力学缓慢,在电解过程中阳极极化电... 近年来,固体氧化物电解池(SOEC)作为一种高效的电化学能量转换装置,由于其大电流密度、高法拉第效率和高能量效率受到广泛的关注。阳极析氧反应(OER)是SOEC中重要的电极反应,涉及四电子转移过程,反应动力学缓慢,在电解过程中阳极极化电阻较大且能耗高。因此,设计高效稳定的阳极材料对提高SOEC性能及推动SOEC实际应用至关重要。近年来,高性能阳极研究取得了一系列进展。在本综述中,重点介绍了CO_(2)和H_(2)O电解的反应机理,总结了不同类型阳极材料的物理化学和电化学性能,讨论了各种有效的阳极优化策略。此外,还对SOEC的未来研究进行了展望。这对阳极材料的发展和SOEC的实际应用有一定的指导意义。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 阳极材料 CO_(2)和/或H_(2)O电解 钙钛矿氧化物

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固体氧化物电解池连接板La掺杂Mn-Co尖晶石涂层的制备及性能评价

12

作者 吴建迪 王强 +6 位作者 卢林 任衍伦 杨雁 孙兆松 郭土 王红涛 张莉 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第11期69-76,共8页

固体氧化物电解池的金属连接板长期处于中高温环境(600~800℃)中,表面氧化严重使得电解池内阻增大,且金属基体的Cr挥发导致电极的电化学活性降低,二者共同作用导致电解池性能衰减严重。针对上述问题,采用电泳沉积法在商用SUS430金属基... 固体氧化物电解池的金属连接板长期处于中高温环境(600~800℃)中,表面氧化严重使得电解池内阻增大,且金属基体的Cr挥发导致电极的电化学活性降低,二者共同作用导致电解池性能衰减严重。针对上述问题,采用电泳沉积法在商用SUS430金属基体上制备了Mn-Co涂层和Mn-Co-La涂层,再采用先后在中性气氛(950℃,N_(2))和氧化气氛(825℃,空气)条件下烧结的工艺,获得了牢固且致密的Mn-Co涂层和Mn-Co-La涂层。研究了烧结气氛和La元素掺杂对涂层性能的影响,分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、四探针电阻率测试仪测试了涂层的形貌、物相组成、元素分布、面比电阻。结果表明:通过电泳共沉积掺杂微量纳米La_(2)O_(3)制备的涂层的晶粒更加均匀、细化,有效抑制了高温N_(2)烧结过程中基体Fe-Cr的溢出。750℃下300 h的氧化循环试验结果表明,与基体相比,本工作提出的烧结工艺有利于提升涂层的抗氧化性能,且La掺杂的涂层性能更优。La元素的掺杂有效减缓了基体中的Cr挥发,面比电阻更低且稳定,提高了Mn-Co尖晶石涂层的抗高温氧化性能。 展开更多

关键词 Mn-Co尖晶石涂层 烧结工艺 LA掺杂 电泳沉积 固体氧化物电解池

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固体氧化物电解池技术的应用前景与挑战 被引量：6

13

作者 勾匀婕 李广东 +1 位作者 王振华 孙克宁 《石油化工高等学校学报》 CAS 2022年第6期28-37,共10页

固体氧化物电解池(SOEC)技术基于固态电解质可实现电能、热能向化学能的高效、灵活转化,可与太阳能、风能和潮汐能等可再生能源衔接,利用所产生的过剩电能实现H_(2)的高效、清洁、大规模制备;可以耦合CO_(2)捕获过程,实现CO_(2)与H_(2)... 固体氧化物电解池(SOEC)技术基于固态电解质可实现电能、热能向化学能的高效、灵活转化,可与太阳能、风能和潮汐能等可再生能源衔接,利用所产生的过剩电能实现H_(2)的高效、清洁、大规模制备;可以耦合CO_(2)捕获过程,实现CO_(2)与H_(2)O共电解制备合成气;可与大型工业结合,利用产生的低附加值原料制备乙烯、氨气、甲醛等高附加值化学品。SOEC技术可以满足未来社会对大规模可再生能源转化及存储的需求,对加快全世界范围内非化石能源替代进程、加速实现我国“双碳”目标意义重大。主要讨论了SOEC技术所应用的电极和电解质材料、现阶段的应用场景及原理、面临的挑战,并对该技术的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池技术 合成气 乙烯 合成氨

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中国科学院大连化学物理研究所开发基于固体氧化物电解池的乙烷电化学脱氢制乙烯技术 被引量：1

14

作者 无 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期56-56,共1页

作为重要的石油化工原料,乙烯主要通过石脑油蒸汽裂解制得。近年来。随着乙烯需求量的增加以及大规模页岩气的开采,乙烷脱氢制乙烯反应由于其高选择性和经济可行性而受到广泛关注。由于受热力学限制,乙烷无氧脱氢制乙烯过程反应温度较高... 作为重要的石油化工原料,乙烯主要通过石脑油蒸汽裂解制得。近年来。随着乙烯需求量的增加以及大规模页岩气的开采,乙烷脱氢制乙烯反应由于其高选择性和经济可行性而受到广泛关注。由于受热力学限制,乙烷无氧脱氢制乙烯过程反应温度较高,且伴随有积炭生成。而乙烷有氧脱氢反应(ODE)能够克服热力学限制,反应温度较低,但反应气中氧气的存在会诱发碳氢化合物的深度氧化,进而导致乙烯选择性下降,且乙烷和氧气混合气存在一定的安全隐患。因此,开发新型高效的乙烷脱氢制乙烯工艺对于石油化工行业至关重要。 展开更多

关键词 石油化工原料 石脑油蒸汽裂解 高选择性 脱氢反应 乙烷脱氢 固体氧化物电解池 深度氧化 经济可行性

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商业化固体氧化物电解池原位还原二氧化碳和水蒸气研究 被引量：1

15

作者 李青山 孙元娜 +2 位作者 杨丽梦 本德萍 张辉 《纺织高校基础科学学报》 CAS 2020年第1期21-25,共5页

为建立可再生能源与化学储能之间的联系,利用商业化固体氧化物电解池对二氧化碳和水蒸气进行原位还原,探讨该过程的可行性以及未来规模化集成的前景。组装了2单元固体氧化物电解池堆,分别测试其在“共电解”条件下的I-V曲线、电化学阻抗... 为建立可再生能源与化学储能之间的联系,利用商业化固体氧化物电解池对二氧化碳和水蒸气进行原位还原,探讨该过程的可行性以及未来规模化集成的前景。组装了2单元固体氧化物电解池堆,分别测试其在“共电解”条件下的I-V曲线、电化学阻抗谱(electrochemical impedaance sperctroscopy,EIS)、V-t曲线,并对电解后的微结构进行表征。结果显示:商业化电解池表现出优越的电化学性能与结构稳定性,并具有进一步规模化的潜力。同时密封材料、连接体和集流体的其他关键材料也具备较好的耐久性与一致性。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 共电解 原位还原 电解池堆

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固体氧化物电解池电解CO_(2)阴极材料进展 被引量：1

16

作者 杨浦 刘菲 +3 位作者 邵天琦 董润泽 李萍 付东 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期249-253,共5页

为了实现可持续发展的未来,固体氧化物电解电池(SOECs)作为一种结合二氧化碳还原和可再生能源利用的高效技术越来越具吸引力。综述了目前常用的SOEC电解CO_(2)的阴极材料,包括金属氧化物、钙钛矿、双钙钛矿型以及原位析出金属/合金型阴... 为了实现可持续发展的未来,固体氧化物电解电池(SOECs)作为一种结合二氧化碳还原和可再生能源利用的高效技术越来越具吸引力。综述了目前常用的SOEC电解CO_(2)的阴极材料,包括金属氧化物、钙钛矿、双钙钛矿型以及原位析出金属/合金型阴极材料的相关研究工作,并探究了CO_(2)电解的阴极反应机理,以期为后续阴极材料的研究提供思路。 展开更多

关键词 二氧化碳 固体氧化物电解池 阴极 钙钛矿

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原位构建NiFe合金纳米颗粒均匀包覆Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)阴极材料用于固体氧化物电解池直接电解CO 2 被引量：4

17

作者 谭婷 杨洪宇 +5 位作者 覃铭霞 王子鸣 宋琛 刘太楷 刘敏 杨成浩 《材料研究与应用》 CAS 2021年第2期111-117,共7页

通过固体氧化物电解池(SOEC)将CO 2转化为有价值的化学物质,引起了人们的特别关注.但是,开发对CO 2的具有高化学吸附性和催化活性的阴极材料仍然是一大挑战.通过原位析出法构建的NiFe纳米颗粒修饰的Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)(PSNF... 通过固体氧化物电解池(SOEC)将CO 2转化为有价值的化学物质,引起了人们的特别关注.但是,开发对CO 2的具有高化学吸附性和催化活性的阴极材料仍然是一大挑战.通过原位析出法构建的NiFe纳米颗粒修饰的Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)(PSNF-NFA)固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料用于直接CO 2电解.XRD和SEM分析证明,该NiFe合金析出时会导致基体发生相变,而且析出的纳米颗粒尺寸小且分布均匀.纳米颗粒和钙钛矿氧化物基体的界面具有丰富的氧空位,增强了CO 2的化学吸附和解离,显著提高了CO 2电解性能.该新型的复合阴极在800℃的温度和1.6 V的电压下,显示出高达2.5 A/cm 2的电流密度.此外,该PSNF-NFA阴极对直接CO 2电解也显示出良好的稳定性和抗积碳性. 展开更多

关键词 CO_(2)电解 原位析出 固体氧化物电解池 阴极

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多孔陶瓷支撑型管式固体氧化物电解池性能研究

18

作者 汪恒吉 陈文国 +4 位作者 全周益 赵凯 孙毅飞 陈旻 奥坚科·弗拉基米尔 《电化学（中英文）》 CAS 北大核心 2023年第12期24-30,共7页

固体氧化物电解池是一种新型能源转换技术,能实现间歇式能源到氢能的高效转化,为能源的有效利用提供了新途径。本文针对固体氧化物电解池金属镍基阴极支撑体在电解过程中的局部氧化以及由此引发的电池结构稳定性问题,提出了一种多孔氧... 固体氧化物电解池是一种新型能源转换技术,能实现间歇式能源到氢能的高效转化,为能源的有效利用提供了新途径。本文针对固体氧化物电解池金属镍基阴极支撑体在电解过程中的局部氧化以及由此引发的电池结构稳定性问题,提出了一种多孔氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ)支撑型管式固体氧化物电解池,其构型为多孔YSZ支撑体/Ni-YSZ燃料极电流收集层/Ni-YSZ燃料极电化学催化层/YSZ/Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)双层电解质层以及La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)空气电极,研究了造孔剂(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)的含量对多孔YSZ支撑体的孔隙率、孔径分布和支撑体机械强度的影响,考察了电解池在H_(2)O-H_(2)气氛中的电化学电解性能。研究结果表明,当PMMA含量为25wt.%时,电解池具有最优的综合力学性能和电解催化活性,在750°C的工作温度下,电解池的产氢气速率为3 mL•min^(–1)•cm^(–2),电解池在10次升降温热循环过程中电解性能衰减为~5%,表现出优良的电解稳定性。本研究结果验证了多孔YSZ支撑型管式电解池的应用可行性。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 多孔陶瓷支撑体 管式电解池 电化学电解

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固体氧化物燃料电池与电解池中的甲烷氧化偶联研究进展

19

作者 李春松 《石油化工》 北大核心 2025年第1期107-115,共9页

近年来,相比于传统制烯烃工艺的经济性与环保性,甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯成为研究的热点,然而产物选择性偏低及甲烷与氧气混合的安全风险限制了它的商业应用。固体氧化物燃料电池及电解池因易于电化学调控且具备氧离子膜结构可以解决这... 近年来,相比于传统制烯烃工艺的经济性与环保性,甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯成为研究的热点,然而产物选择性偏低及甲烷与氧气混合的安全风险限制了它的商业应用。固体氧化物燃料电池及电解池因易于电化学调控且具备氧离子膜结构可以解决这两项难题,并可耦合发电或者电解水和二氧化碳带来额外的商业价值。综述了利用固体氧化物燃料电池及电解池进行OCM反应的研究进展,重点分析了不同类型催化剂的优缺点,并讨论了电化学OCM的反应机理。未来需要进一步开发具备甲烷活化能力的离子电子混合导体材料作为催化剂,并辅以高温原位的检测技术与结合模拟计算来探究反应过程。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 固体氧化物电解池 甲烷氧化偶联

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固体氧化物电解池共电解制合成气技术:结构、性能与衰减机理

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作者 冯仰光 林科迪 +4 位作者 武安祺 刘华 林王林 张旸 官万兵 《洁净煤技术》 2025年第4期24-36,共13页

合成气是一种重要的工业原料,传统的合成气制备方法主要包括天然气重整、煤气化等,但这些方法往往伴随着高能耗、高碳排放等问题。固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)共电解制备合成气因其高效、灵活、低碳排放等优... 合成气是一种重要的工业原料,传统的合成气制备方法主要包括天然气重整、煤气化等,但这些方法往往伴随着高能耗、高碳排放等问题。固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)共电解制备合成气因其高效、灵活、低碳排放等优势,近年来受到广泛关注。在共电解过程中,SOEC的性能衰减是一个重要问题,主要源于电极材料的烧结、电解质的结构劣化、杂质污染等因素。这些衰减机制会导致电解池的内阻增加、催化活性下降,从而降低合成气的产率、能量效率和使用寿命。SOEC的高温运行条件对材料的稳定性和耐久性提出了极高要求,开发新型耐高温、抗衰减的材料是当前研究的重点之一。描述了固体氧化物电解池(SOEC)共电解制备合成气的基本原理、热力学与动力学及其反应途径和运行条件,重点详细阐述了SOEC 3种典型结构结构与共电解制合成气性能及其衰减机理,讨论了燃料极的镍迁移、镍团聚、镍氧化,空气极Sr偏析和空气极/电解质界面分层以及金属连接板材料对空气极的毒化,电解质产生孔隙和裂纹等衰减现象,并指出了基于SOEC的CO_(2)/H_(2)O共电解制合成气面临的挑战。总之,SOEC共电解制备合成气是一种具有广阔前景的技术,其在低碳化工和能源转型中具有重要应用潜力。通过深入研究SOEC的反应机理和衰减过程,有望推动该技术的进一步发展和应用。 展开更多

关键词 合成气 共电解 固体氧化物电解池 衰减机理

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