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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
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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 氢能 二氧化碳
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基于高温电解的大规模电力储能技术 被引量:15
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作者 邢学韬 林今 +5 位作者 宋永华 戚若玫 池映天 吴剑 周友 牟树君 《全球能源互联网》 2018年第3期303-312,共10页
电转气技术(power to gas,P2G)是实现中国可再生能源大规模消纳的潜在方案,其核心电解技术按照工作温度可划分为低温与高温电解两类,其中高温电解电池具有转换效率高、转换产物丰富以及支持可逆运行等优势,是未来能源与电力系统中极具... 电转气技术(power to gas,P2G)是实现中国可再生能源大规模消纳的潜在方案,其核心电解技术按照工作温度可划分为低温与高温电解两类,其中高温电解电池具有转换效率高、转换产物丰富以及支持可逆运行等优势,是未来能源与电力系统中极具吸引力的规模化储能技术。文章主要从电池结构、转换模式、系统接入等方面介绍高温电解技术的特点及其在电力储能中的潜在应用。电池结构方面,新兴的扁管式结构兼具了板式与管式的结构优点;转换模式方面,高温电解池可单独制取H_2或CO,也可共电解直接合成CH_4;系统接入方面,可采用纯电电解接入、余热辅助电解接入、可逆的储气发电接入等多种模式,从而在高效消纳可再生能源的同时提供丰富的灵活性资源。在能源互联网建设的大背景下,高温电解技术在大规模储能方面的应用指日可待。 展开更多
关键词 大规模储能 电转气 高温电解 固体氧化物电解
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上海硅酸盐所在高温电解水蒸汽制氢技术研究中获进展
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《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期235-235,共1页
近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银带领的团队面向高温电解水蒸汽制氢的应用方向,在高温质子导体材料的基础研究和电解水蒸汽制氢系统开发方面取得了重要进展,研制的管式高温电解堆连续运行超过1万小时。相关材料体系的研究... 近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银带领的团队面向高温电解水蒸汽制氢的应用方向,在高温质子导体材料的基础研究和电解水蒸汽制氢系统开发方面取得了重要进展,研制的管式高温电解堆连续运行超过1万小时。相关材料体系的研究结果国内外尚未见公开报道。 展开更多
关键词 制氢系统 高温质子导体 制氢技术 高温电解 水蒸汽 中国科学院上海硅酸盐研究所 连续运行 上海硅酸盐所
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高温蒸汽电解制氢系统温度敏感性分析 被引量:2
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作者 刘明义 于波 +1 位作者 徐景明 陈靖 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期881-885,共5页
通过电化学方法建立高温蒸汽电解制氢系统温度敏感性分析的数学模型,通过该模型对系统温度敏感性进行分析,并提出温度敏感系数的概念。定性的研究结果表明,在不同发电效率、电解效率以及热效率下,温度敏感系数均随着工作温度的增加而增... 通过电化学方法建立高温蒸汽电解制氢系统温度敏感性分析的数学模型,通过该模型对系统温度敏感性进行分析,并提出温度敏感系数的概念。定性的研究结果表明,在不同发电效率、电解效率以及热效率下,温度敏感系数均随着工作温度的增加而增大。这表明,系统总效率随着温度的升高而增大,且随着发电效率和热效率的增加,温度敏感系数也随之增大,但电解效率对温度敏感系数影响较小。定量的研究结果表明,工作温度为750~950℃的高温蒸汽电解制氢系统的温度敏感系数约为1.40,即系统工作温度分别为800和900℃时,由于温度升高而使系统总效率分别增加约10.5%和12%;相应的实际总制氢效率可分别高达55.8%和56.5%,约是常规碱性水电解制氢效率的两倍。 展开更多
关键词 高温蒸汽电解 高温气冷堆 固体氧化物电解 温度敏感系数 敏感性分析
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高温聚合物电解质膜燃料电池催化剂的研究进展 被引量:2
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作者 王军 杜石谦 陶李 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期102-117,共16页
高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFCs)是一类将化学能转换为电能的能量转换装置,与传统的低温聚合物膜燃料电池相比具有诸多优势.目前HT-PEMFCs主要是以铂作为催化剂.铂基催化剂对于燃料电池氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)有好的... 高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFCs)是一类将化学能转换为电能的能量转换装置,与传统的低温聚合物膜燃料电池相比具有诸多优势.目前HT-PEMFCs主要是以铂作为催化剂.铂基催化剂对于燃料电池氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)有好的催化活性,但在HT-PEMFCs中通常需要高载量的铂基催化剂,以缓解磷酸在铂表面强吸附对活性表达的限制,其存在成本高、活性不足、长时间运行下活性降低及载体腐蚀等问题.本文总结了最近关于HT-PEMFCs催化剂的研究进展,系统分析了贵金属、非贵金属催化剂在HTPEMFCs中的应用前景,并对现阶段HT-PEMFCs催化剂的发展应用进行了展望. 展开更多
关键词 高温聚合物电解质膜燃料电池 铂基催化剂 氧还原反应 氢氧化反应
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回收低温余热的热电耦合电解制氢系统及性能评估 被引量:1
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作者 赵永明 周泽 +3 位作者 付宏浩 谢小芳 张连娣 宋佳妮 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期167-176,共10页
固体氧化物电解制氢时,水以气态进行电解,但仅依靠电解产物冷却所释放的热能不足以将液态给水蒸发气化,电解制氢系统存在供热缺口。为解决该问题,基于高温热泵技术,提出了通过热泵吸收外界低温余热(<100℃)制取较高温热能(>100℃)... 固体氧化物电解制氢时,水以气态进行电解,但仅依靠电解产物冷却所释放的热能不足以将液态给水蒸发气化,电解制氢系统存在供热缺口。为解决该问题,基于高温热泵技术,提出了通过热泵吸收外界低温余热(<100℃)制取较高温热能(>100℃),以满足给水蒸发气化用热的系统工艺方法,设计了系统流程,研究了热泵系统关键参数对系统性能的影响,并通过建模仿真的手段评估了该系统的制氢性能。研究结果表明:①利用热泵吸收环境中的低温余热,制取较高温热能使电解给水蒸发,具有技术可行性,该方法同样适用于系统内部电解产物所携带余热的回收再利用;②外界余热温度越高,越有利于降低系统的制氢能耗,直流电解功率为1 MW的电解制氢系统,对余热源的热需求约为138 kW;当余热源为水且温降在5℃时,水的需求量约为20 t/h;③假设外界余热不计入制氢能耗,利用热泵集成外界余热时,系统理论单位制氢能耗约3.5 kW·h/m^(3),全部为电能消耗。结论认为,通过热泵吸收低温余热向高温电解制氢系统供热的系统工艺,开辟了一种低品位余热向高品位氢能转化的新思路、新途径和新方法,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 高温电解 固体氧化物电解 制氢 低品位余热 余热回收 热集成 热泵 模拟仿真
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高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极中磷酸分布及调控策略研究进展 被引量:4
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作者 张巨佳 张劲 +2 位作者 王海宁 相艳 卢善富 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第9期164-178,共15页
高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)由于其较高的运行温度(140–200℃)而具有较快的电极反应动力学和良好的抗CO等杂质气体毒化能力以及简化水热管理等优势,是PEMFC的重要发展方向之一。HT-PEMFC的核心部件为基于磷酸掺杂聚合物电解... 高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)由于其较高的运行温度(140–200℃)而具有较快的电极反应动力学和良好的抗CO等杂质气体毒化能力以及简化水热管理等优势,是PEMFC的重要发展方向之一。HT-PEMFC的核心部件为基于磷酸掺杂聚合物电解质膜(HT-PEM)组装的膜电极(MEA)。在高温膜电极(HT-MEA)中,一方面聚合物电解质膜和催化层中的离子传导极大地依赖于磷酸的含量;而另一方面磷酸分子填充在高分子链周围会引起聚合物膜力学性能的下降,迁移进催化层中的磷酸容易导致阴阳极催化层的“酸淹”以及在铂催化剂表面吸附而降低催化剂活性。因此,研究磷酸在高温聚合物电解质膜电极中的分布状态和迁移过程,对构建高性能和高稳定性的HT-PEMFC至关重要。基于此,本文对近年来HT-MEA中磷酸的分布、动态迁移过程的研究现状进行了梳理分析,对HT-MEA(包括高温聚合物电解质膜和催化层)中磷酸分布和迁移的调节与优化策略研究进展进行了较全面的综述,并对其未来发展趋势进行了评述和展望。 展开更多
关键词 燃料电池 膜电极 高温聚合物电解质膜 催化层 磷酸
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催化层掺杂共价有机框架材料提升高温聚电解质膜燃料电池性能 被引量:3
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作者 田立亮 张玮琦 +5 位作者 解政 彭凯 马强 徐谦 Sivakumar Pasupathi 苏华能 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第9期218-224,共7页
基于磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)高温聚电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)具有环境耐受性好、水热管理简单等优点,被认为是未来PEMFC的发展方向。而减少其运行过程中磷酸电解质的流失是维持HT-PEMFC性能稳定性的关键因素。在本工作中,我们提出在... 基于磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)高温聚电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)具有环境耐受性好、水热管理简单等优点,被认为是未来PEMFC的发展方向。而减少其运行过程中磷酸电解质的流失是维持HT-PEMFC性能稳定性的关键因素。在本工作中,我们提出在电极催化层中引入一种席夫碱型(SNW-1)共价有机框架(COF)材料的策略来减少膜电极(MEA)中的磷酸流失,从而增强HT-PEMFC的耐久性。由于该COF材料中大量与磷酸分子匹配的微孔和特定的官能团结构,使其不仅拥有优越的磷酸保留能力,而且具有良好的质子传导能力,因此该HT-PEMFC在电池加速老化测试中展现出很好的稳定性。此外,发现在催化层中引入5%–10%的COF材料,可有效提高电极电化学活性面积并降低电池的欧姆内阻和电荷转移电阻,从而可进一步提高HT-PEMFC放电性能。在150℃、氢/空和常压操作条件下,工作电压0.6 V时催化层中添加10%COF材料的电池电流密度达到0.361 A·cm^(−2),较常规电池性能提升30%左右。该工作说明在催化层中掺杂适量COF材料有希望成为提升HT-PEMFC性能和耐久性的一种有效策略。 展开更多
关键词 高温电解质膜燃料电池 膜电极 共架有机框架 磷酸流失 稳定性
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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
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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 极化损失 氢电极
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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
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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 高温电解技术 能源系统
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核能制氢技术的发展 被引量:18
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作者 张平 于波 徐景明 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期193-203,共11页
氢是清洁能源,有非常好的应用前景。但氢是二次能源,需要利用一次能源来生产。以可持续的方式(原料来源丰富、无温室气体排放)实现氢的大规模生产是实现氢广泛利用的前提。核能是清洁的一次能源,核电已经成为世界电力生产的主要方式之... 氢是清洁能源,有非常好的应用前景。但氢是二次能源,需要利用一次能源来生产。以可持续的方式(原料来源丰富、无温室气体排放)实现氢的大规模生产是实现氢广泛利用的前提。核能是清洁的一次能源,核电已经成为世界电力生产的主要方式之一。正在研发的第四代核能系统除了要使核电生产更经济和更安全之外,还要为实现核能在发电之外的领域的应用开辟途径。核能制氢就是以来源丰富的水为原料,利用核能实现氢的大规模生产。热化学循环工艺和高温蒸汽电解都是有望与核能耦合的先进制氢工艺,世界上许多国家,如美国、日本、法国、加拿大和中国,都在大力开展核能制氢技术的研发工作。中国正在积极发展核电,在大力开展核电站建设的同时,也非常重视核氢技术的发展。可以提供高温工艺热、最适合用于制氢的高温气冷堆示范电站的建设已经列入国家重大专项;在进行示范电站建设的同时,正在开展制氢工艺的研发工作。在2009年,清华大学核能与新能源技术研究院成功进行了对硫碘热化学循环和高温蒸汽电解的实验室规模工艺验证。 展开更多
关键词 氢能 核能制氢 热化学循环 高温蒸汽电解
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袖珍式光纤铝水测温仪
12
作者 吴关炎 郑应知 何去奢 《电子技术应用》 北大核心 1995年第9期24-25,共2页
介绍应用光纤自身热幅射能及其传输的特性,配合TiB保护套管与A/D线性化的新技术,研制成了光纤电解铝槽测温仪.它具有小巧、轻便、高精度、宽温区、抗腐蚀、抗电磁干扰的特点,是高温电解铝槽理想的测温仪器.
关键词 热幅射 光纤铝水测温仪 炼铝 高温电解铝槽
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