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Performance of CO_(2)/H_(2)O Co-Electrolysis in a Flat-Tube Solid Oxide Electrolysis Cell Stack under an Air-Free Environment
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作者 Xiao-Hui Zhong Fei Wang +3 位作者 An-Qi Wu Bei-Bei Han Jian-Xin Wang Wan-Bing Guan 《电化学(中英文)》 北大核心 2025年第4期24-31,共8页
This work investigates the transient performance and stability of CO_(2)/H_(2)O co-electrolysis in an air-free environment using a flat-tube solid oxide electrolysis cell(SOEC)stack.The results showed that the transie... This work investigates the transient performance and stability of CO_(2)/H_(2)O co-electrolysis in an air-free environment using a flat-tube solid oxide electrolysis cell(SOEC)stack.The results showed that the transient behavior of the stack with and without blowing gas into the air electrode is almost the same.With a current density of 0.67 A·cm^(-2)@750℃,the stack operated for over 200 h under co-electrolysis conditions without air blowing,and the voltage drop rate of the stack was approximately 0.203%/100 hours.Microstructure analysis revealed a significant loss of nickel particles and an apparent for-mation of an insulating phase strontium chromate(SrCrO4)on the surface of the current collection layer of the air electrode,which are identified as key factors contributing to the performance degradation of the stack.This study provides a reference for development of efficient fuel preparation technology based on SOEC stack in airless environments. 展开更多
关键词 Co-electrolysis Stability Air-free electrolysis stack solid oxide electrolysis cell
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Sc-doped strontium iron molybdenum cathode for high-efficiency CO_(2)electrolysis in solid oxide electrolysis cell
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作者 LIU Zhen ZHANG Lihong +4 位作者 XU Chunming WANG Zhenhua QIAO Jinshuo SUN Wang SUN Kening 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期272-281,共10页
Solid oxide electrolysis cells(SOECs)can effectively convert CO_(2)into high value-added CO fuel.In this paper,Sc-doped Sr_(2)Fe_(1.5)Mo_(0.3)Sc_(0.2)O_(6−δ)(SFMSc)perovskite oxide material is synthesized via solid-p... Solid oxide electrolysis cells(SOECs)can effectively convert CO_(2)into high value-added CO fuel.In this paper,Sc-doped Sr_(2)Fe_(1.5)Mo_(0.3)Sc_(0.2)O_(6−δ)(SFMSc)perovskite oxide material is synthesized via solid-phase method as the cathode for CO_(2)electrolysis by SOECs.XRD confirms that SFMSc exhibits a stable cubic phase crystal structure.The experimental results of TPD,TG,EPR,CO_(2)-TPD further demonstrate that Sc-doping increases the concentration of oxygen vacancy in the material and the chemical adsorption capacity of CO_(2)molecules.Electrochemical tests reveal that SFMSc single cell achieves a current density of 2.26 A/cm^(2) and a lower polarization impedance of 0.32Ω·cm^(2) at 800°C under the applied voltage of 1.8 V.And no significant performance attenuation or carbon deposition is observed after 80 h continuous long-term stability test.This study provides a favorable support for the development of SOEC cathode materials with good electro-catalytic performance and stability. 展开更多
关键词 solid oxide electrolysis cells CATHODE PEROVSKITE ELECTRO-CATALYSIS element doping
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SOEC电解水制氢耦合合成氨过程物质能量集成与技术-经济-环境评价 被引量:1
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作者 周怀荣 郭奥雪 +4 位作者 陈振伟 伊嘉伟 王东亮 杨勇 杨思宇 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第2期301-310,共10页
针对传统合成氨工艺依赖化石能源,导致元素利用率低、碳排放高、经济效益差的现状,提出一种基于固体氧化物电解水制氢的合成氨工艺,旨在提高能源效率并降低碳排放。通过建模模拟、能量集成和性能分析,对比传统工艺,揭示了新工艺的技术... 针对传统合成氨工艺依赖化石能源,导致元素利用率低、碳排放高、经济效益差的现状,提出一种基于固体氧化物电解水制氢的合成氨工艺,旨在提高能源效率并降低碳排放。通过建模模拟、能量集成和性能分析,对比传统工艺,揭示了新工艺的技术、经济和环境优势。研究结果表明,新工艺氢、氮元素利用率分别为92.59%、90.50%,能量效率为72.19%,均高于传统工艺。新工艺生产成本为3442.8 CNY·t^(-1)(以NH_(3)计),在当前市场下不具备经济优势,但随着碳税实施和可再生能源发展,当电价降至0.1 CNY·(k Wh)^(-1)时,成本可降至2380.5 CNY·t^(-1),低于传统工艺。此外,新工艺在生产过程中不直接产生CO_(2),具有广阔的发展前景。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 绿氨 过程集成 全局能量集成 技术-经济-环境分析
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SOEC多模绿电制氢集成系统协调控制方法研究
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作者 赫亚庆 王维庆 +3 位作者 张新燕 李佳蓉 赵晨欢 王海云 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期363-372,共10页
针对高温固体氧化物电解槽(SOEC)制氢能量转换效率、反应速率显著等特点,首先搭建多模绿氢集成运行模型,分析模型启停及制氢特性,并对其进行经济约束、运行约束。其次考虑风光的随机、间歇性因素及模块非线性特性,提出一种各模块独立受... 针对高温固体氧化物电解槽(SOEC)制氢能量转换效率、反应速率显著等特点,首先搭建多模绿氢集成运行模型,分析模型启停及制氢特性,并对其进行经济约束、运行约束。其次考虑风光的随机、间歇性因素及模块非线性特性,提出一种各模块独立受控和满足负荷要求的鲁棒可调协同优化方法。建立风光不确定集,将模块分段线性化,并引入鲁棒可调协同优化方法,以此来提高系统的产氢效率、运行灵活度和总经济效益。最后,在满足负荷分配工作的基础上对5个集成模块进行灵活启停运行算例分析,并将25个集成模块接入配电网参与到电网调度中。结果表明,在变负荷运行情况下,合理的组合模型不仅能优化系统启停运行的灵活性与稳定性,而且能提高新能源的消纳与并网友好性,具有明显的经济效益和战略意义。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 制氢 优化方法 集成模块 消纳 经济效益
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基于EIS和DRT的SOEC电解池阻抗贡献研究
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作者 邵晴 王皓申 +2 位作者 罗凌虹 关成志 王建强 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第2期376-386,共11页
固体氧化物电解池(SOEC)作为高效的电化学转化装置,其电化学性能取决于各个组件对总阻抗的贡献。采用电化学阻抗谱(EIS)和弛豫时间分布(DRT)技术,对固体氧化物电解池(SOEC)中各组件的阻抗贡献进行了系统分析。通过对不同气体组成和温度... 固体氧化物电解池(SOEC)作为高效的电化学转化装置,其电化学性能取决于各个组件对总阻抗的贡献。采用电化学阻抗谱(EIS)和弛豫时间分布(DRT)技术,对固体氧化物电解池(SOEC)中各组件的阻抗贡献进行了系统分析。通过对不同气体组成和温度条件下的实验数据进行解析,识别了燃料电极和氧电极的电化学过程及其阻抗特征。DRT分析揭示了各个动力学过程相关的特征峰,P1峰(1×10^(3)Hz~1×10^(4)Hz)对应燃料电极中的氧离子传输,P2峰(1×10^(2)Hz~1×10^(3)Hz)与燃料电极的电荷转移有关,P3峰(50Hz~100 Hz)反映了氧电极中的电荷转移与离子传输,P4峰(1Hz~10Hz)反映气体扩散,P5峰(0.1 Hz~1.0 Hz)则与氧电极中的气体扩散相关。基于此,构建了适合的等效电路模型(ECM),以精确描述SOEC各部分的电化学行为。该研究为理解SOEC内部的电化学过程、提升其稳定性和减小极化阻抗提供了理论依据和数据支持。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 阻抗差异分析 DRT EIS
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Mn离子掺杂Pr_(0.5)Ba_(0.5)Fe_(0.9)Mn_(0.1)O_(3-δ)钙钛矿SOEC阴极电解CO_(2)性能研究 被引量:1
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作者 唐江城 赵先兴 +2 位作者 蔡润田 杨城昊 池波 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期18-23,共6页
固体氧化物电解池(SOEC)电解CO_(2)时其阴极是CO_(2)还原反应发生的场所,也是SOEC取得高性能的关键环节。研究了Mn离子掺杂的Pr_(0.5)Ba_(0.5)Fe_(0.9)Mn_(0.1)O_(3-δ)(PBFM)钙钛矿材料作为SOEC阴极电解纯CO_(2)的性能。结果表明在850... 固体氧化物电解池(SOEC)电解CO_(2)时其阴极是CO_(2)还原反应发生的场所,也是SOEC取得高性能的关键环节。研究了Mn离子掺杂的Pr_(0.5)Ba_(0.5)Fe_(0.9)Mn_(0.1)O_(3-δ)(PBFM)钙钛矿材料作为SOEC阴极电解纯CO_(2)的性能。结果表明在850℃、1.8 V的电解电压下基于PBFM阴极的SOEC电流密度可达1.7 A·cm^(-2),较使用未掺杂的Pr_(0.5)Ba_(0.5)FeO_(3-δ)(PBF)阴极提升了约30%;同时,电池的极化阻抗下降约60%,电化学性能增长主要来源于掺杂后氧空位浓度的增加。在800℃、1.3 V恒压的条件下70 h的长期测试中,PBFM电池没有表现出明显的衰减,且长期测试后的电极没有积碳现象。研究证明PBFM是一种有前景的电解CO_(2)SOEC阴极材料。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 CO_(2)电解 钙钛矿材料 阴极催化剂 金属离子掺杂
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导电(Cu,Mn)_(3)O_(4)接触层在SOEC阳极侧的应用
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作者 黄旭锐 余喻天 +7 位作者 雷金勇 郝敬轩 俞传鑫 潘军 杨怡萍 廖梓豪 关成志 王建强 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期68-71,共4页
固体氧化物电解池(SOEC)中铁素体不锈钢合金连接体和电解池阳极之间存在界面接触、连接体表面氧化以及氧电极“铬毒化”等问题,是导致电解堆性能衰减的重要影响因素之一。本工作利用反应烧结工艺在连接体与阳极之间制备了多孔的(Cu,Mn)_... 固体氧化物电解池(SOEC)中铁素体不锈钢合金连接体和电解池阳极之间存在界面接触、连接体表面氧化以及氧电极“铬毒化”等问题,是导致电解堆性能衰减的重要影响因素之一。本工作利用反应烧结工艺在连接体与阳极之间制备了多孔的(Cu,Mn)_(3)O_(4)导电接触层,形成了粘结强度高的连接体/接触层/电解池界面结构。所得试样在750℃下表现出优异的电性能,整个500 h测试过程半电池的面比电阻(ASR)值稳定保持在20.13~20.32 mΩ·cm^(2)。通过微观结构表征技术证实,多孔(Cu,Mn)_(3)O_(4)接触层与相邻的电解堆部件具有良好的兼容性,并可以抑制连接体表面的氧化薄膜增长,同时阻止铬元素的迁移。(Cu,Mn)_(3)O_(4)接触层也降低了电解池与集流体之间的接触电阻,提高了电池电化学输出性能。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 阳极接触层 (Cu Mn)_(3)O_(4)尖晶石 反应烧结 面比电阻(ASR)
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固体氧化物电解池运行特性影响因素分析
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作者 严丽红 王洋 +4 位作者 杨雁 张伟 王红涛 张莉 曹军 《化学工程》 北大核心 2025年第6期7-13,共7页
SOEC(固体氧化物电解池)是一种电解高温蒸汽制氢的电化学技术。由于SOEC性能受运行温度、电流密度等操作参数复合影响,故需综合选择出较优的多参数条件运行以保证高效产氢。文中利用Matlab Simulink模块建立基于电化学理论的SOEC模型并... SOEC(固体氧化物电解池)是一种电解高温蒸汽制氢的电化学技术。由于SOEC性能受运行温度、电流密度等操作参数复合影响,故需综合选择出较优的多参数条件运行以保证高效产氢。文中利用Matlab Simulink模块建立基于电化学理论的SOEC模型并进行参数分析,研究温度、压力、电流密度和蒸汽摩尔分数对SOEC运行特性的影响。结果表明:较高的温度能够降低极化损失和电池电压,电流密度升高能够提高蒸汽利用系数但也会造成极化损失增加,提高阴极蒸汽摩尔分数可改善电解池制氢效率,而压力对电解池的特性影响不明显。最后综合考虑利用系数和能效筛选出较优组合参数为温度1273 K、压力506.625 kPa、电流密度3500 A/m^(2)、蒸汽摩尔分数90%,此时SOEC总效率和电效率可分别达到92%和147%。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 操作参数 运行特性 制氢效率
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固体氧化物电解池共电解CO_(2)/H_(2)O阴极研究进展与挑战
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作者 韩超 王越 +5 位作者 冯开宇 高娜 张礼格 崔天成 李涛 肖国萍 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期198-210,共13页
本综述重点介绍了固体氧化物电解池(SOEC)的发展历史、基本机理和关键阴极材料的研究进展。在共电解过程中,SOEC阴极在控制电池运行稳定性方面具有至关重要的作用,然而目前最常用的Ni-YSZ金属陶瓷材料由于Ni的粗化、团聚等原因,导致其... 本综述重点介绍了固体氧化物电解池(SOEC)的发展历史、基本机理和关键阴极材料的研究进展。在共电解过程中,SOEC阴极在控制电池运行稳定性方面具有至关重要的作用,然而目前最常用的Ni-YSZ金属陶瓷材料由于Ni的粗化、团聚等原因,导致其稳定性不佳,研究者在探索提高金属陶瓷电极稳定性方法的同时,也在尝试寻找SOEC共电解中可替代金属陶瓷电极的阴极材料,钙钛矿材料由于具有较好的混合导电性、抗积炭性、杂质耐受性、氧化还原稳定性被研究者所关注,但其相对较低的催化活性是大多数钙钛矿相关氧化物面临的主要挑战,研究者发现通过浸渍、掺杂、脱溶等技术可以增加材料表面氧空位和活性三相界面,这些氧空位可以作为宿主位点在高温下容纳CO_(2)分子,从而降低电极极化电阻,提高电极的电化学性能,且浸渍法具有易于操作、效率高、制备温度低等优点,掺杂法具有掺杂过程简单、无污染和低成本等优点,原位溶出法具有稳定性高、效率高、性能好等优点,均易于后期推广。因此本文结合金属陶瓷和钙钛矿等阴极材料存在的问题和挑战,归纳了采用浸渍、掺杂、脱溶等技术提升阴极材料的性能和稳定性等方面的进展,为SOEC的商业化提供技术可行性分析。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 CO_(2)/H_(2)O共电解 金属陶瓷 钙钛矿
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基于DRT和ADIS的SOFC/SOEC电堆电化学阻抗谱研究 被引量:7
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作者 王雪 张文强 +1 位作者 于波 陈靖 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1279-1288,共10页
固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解池(SOEC)电堆的电化学分析和诊断是国际上的研究难点。明确多片电堆的本征电化学反应机理和性能规律,是SOFC/SOEC技术实用化的关键。本研究采用弛豫时间分布法(DRT)耦合阻抗谱差异分析法(ADIS... 固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解池(SOEC)电堆的电化学分析和诊断是国际上的研究难点。明确多片电堆的本征电化学反应机理和性能规律,是SOFC/SOEC技术实用化的关键。本研究采用弛豫时间分布法(DRT)耦合阻抗谱差异分析法(ADIS)对电堆在燃料电池模式和电解池模式下的复杂电化学行为进行了研究,通过弛豫时间解析出各个过程对应的特征峰,区分出不同的物理化学过程。研究表明,电堆在SOFC模式运行时,其氢电极含水量应大于20%,而SOEC模式运行时,含水量应小于80%,以最小化电池的气体扩散阻抗。本方法可应用于SOFC/SOEC电堆的分析诊断,简化电堆测量分析的复杂性,有助于电堆衰减机理和原因的实时诊断,并对电堆性能提高给出理论依据和指导建议。 展开更多
关键词 电化学阻抗谱 弛豫时间分布法 固体氧化物电解池 阻抗谱差异分析法 衰减机理
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耦合余热回收的固体氧化物电解槽影响机理及[火用]分析
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作者 王洋 杨雁 +3 位作者 张伟 王红涛 张莉 曹军 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第1期156-165,共10页
固体氧化物电解槽(SOEC)技术是一种电解高温蒸汽制氢的电化学技术,其性能受多个操作参数影响,需在合理的操作条件下运行电堆以保证高效产氢。利用Matlab Simulink模块建立了基于电化学理论的SOEC电堆模型并进行参数分析,研究了电堆温度... 固体氧化物电解槽(SOEC)技术是一种电解高温蒸汽制氢的电化学技术,其性能受多个操作参数影响,需在合理的操作条件下运行电堆以保证高效产氢。利用Matlab Simulink模块建立了基于电化学理论的SOEC电堆模型并进行参数分析,研究了电堆温度、电流密度和蒸汽浓度对SOEC特性的影响。结果表明:随温度升高总电压和过电位减小,反应所需的总能耗略微增加,但对电能需求降低;电流密度增大导致过电位和电池电压增加;提高阴极蒸汽浓度可改善电堆制氢效率。当操作温度1173K、电流密度6000A/m^(2)和蒸汽体积分数90%时,电堆效率可达97%。以该工况为制氢流程模拟的初始条件,编写m文件建立了包括系统平衡组件和电气设备的热力学模型,便于对制氢系统整体效率进行分析。系统中工业废热为SOEC电解反应提供热能,对各废热回收设备进行夹点温差分析验证了换热布局有效性。[火用]分析结果表明,系统[火用]破坏最大的为蒸汽发生器,其次为电堆,系统[火用]效率可达73.9%。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 余热回收 制氢系统 夹点温差 [火用]分析
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燃料辅助电解在固体氧化物电解池中的研究进展
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作者 郑国柱 张广君 +4 位作者 王健成 吴英豪 庄子辰 陈婷 王绍荣 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期183-197,共15页
固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)在CO_(2)转化和可再生能源电力存储方面表现出极具潜力的应用前景。然而,较高的电能消耗限制了其商业化应用。燃料辅助固体氧化物电解池(fuel-assisted solid oxide electrolysis ... 固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)在CO_(2)转化和可再生能源电力存储方面表现出极具潜力的应用前景。然而,较高的电能消耗限制了其商业化应用。燃料辅助固体氧化物电解池(fuel-assisted solid oxide electrolysis cell,FASOEC)可以将在固体氧化物电解池中生成的氧气与燃料反应,将燃料的化学能提供给电解反应,从而极大地降低电解池的电能消耗。另外,FA-SOEC可以利用碳氢燃料的部分氧化反应(POM)和氧化偶联反应(OCM)产生合成气及多碳烯烃等。因此,这种新颖的电解模式展现出极高的经济价值和巨大的应用潜力。本工作介绍了近年来FA-SOEC的研究进展,总结了使用不同辅助燃料的FA-SOEC工作原理、FA-SOEC与SOEC的热力学和动力学对比、FA-SOEC的数值模型研究及燃料辅助电极材料的研究进展,总结了其面临的关键问题与挑战,并对未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 燃料辅助固体氧化物电解池 固体氧化物电解池 辅助燃料 数值模拟 电极材料
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Modeling and analysis of a novel oxygen production approach with full-spectrum solar energy for the lunar human base
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作者 Wei Zhu Maobin Hu 《中国科学技术大学学报》 北大核心 2025年第2期2-17,1,I0001,共18页
Building a lunar human base is one of the important goals of human lunar exploration.This paper proposes a method for the production of oxygen by combining photothermal synergistic water decomposition with high-temper... Building a lunar human base is one of the important goals of human lunar exploration.This paper proposes a method for the production of oxygen by combining photothermal synergistic water decomposition with high-temperature carbon dioxide electrolysis,utilizing the full solar spectrum.The optimal oxygen production rates under different solid oxide electrolysis cell inlet temperatures T_(e),ultraviolet(UV)separation wavelengths λ_(2),infrared(IR)separation wavelengths,and photovoltaic cell materials were explored.The results indicate that the inlet temperature of the solid oxide electrolysis cell should be as high as possible so that more carbon dioxide can be converted into carbon monoxide and oxygen.Furthermore,when the ultraviolet separation wavelength is approximately 385 nm,the proportion of solar energy allocated to the photoreaction and electrolysis cell is optimal,and the oxygen production rate is highest at 2.754×10^(-4) mol/s.Moreover,the infrared separation wavelength should be increased as much as possible within the allowable range to increase the amount of solar radiation allocated to the electrolysis cell to improve the rate of oxygen generation.In addition,copper indium gallium selenide(CIGS)has a relatively large separation wavelength,which can result in a high oxygen production rate of 3.560×10^(-4) mol/s.The proposed integrated oxygen production method can provide a feasible solution for supplying oxygen to a lunar human base. 展开更多
关键词 lunar oxygen production full-spectrum solar energy photovoltaic and photon-enhanced thermionic emission electrolysis of carbon dioxide photothermal synergistic reaction solid oxide electrolysis cell
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NiCo双金属阳极催化甲烷氧化强化电解水制氢研究
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作者 刘雨欣 周黎明 +3 位作者 曾建立 杜泽学 吴可荆 梁斌 《应用化工》 北大核心 2025年第2期259-264,共6页
高温固体氧化物电解池SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell)可通过引入甲烷至阳极侧发生氧化反应实现低电压下的电解水制氢。采用一锅水解法合成钐掺杂氧化铈(SDC)作为催化剂载体和氧离子导体,采用浸渍法负载Ni、Co、Fe等单金属及NiCo... 高温固体氧化物电解池SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell)可通过引入甲烷至阳极侧发生氧化反应实现低电压下的电解水制氢。采用一锅水解法合成钐掺杂氧化铈(SDC)作为催化剂载体和氧离子导体,采用浸渍法负载Ni、Co、Fe等单金属及NiCo双金属作为活性位点,探究过渡金属对阳极氧化和制氢性能的影响。结果表明5%Ni_(0.75)Co_(0.25)-SDC作为阳极催化剂时具有最优的催化氧化和电解制氢效果。纯甲烷气氛下,SOEC在0.43 V电解电压下电流密度可达到0.4 A/cm^(2)。活性金属的协同作用在本体系下具有较大影响,在甲烷氛围下NiCo双金属的协同作用可强化金属与载体的相互作用,适量Co的掺杂有利于阳极的电荷转移过程,降低反应的极化电阻,增强Ni的催化活性并促进高电压下甲烷的氧化活性,从而提高电催化效果。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 电解水制氢 NiCo双金属 甲烷氧化 阳极
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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》 北大核心 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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固体氧化物电解池电还原CO_(2)研究进展
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作者 柴潇 袁世通 《电源技术》 北大核心 2025年第6期1118-1125,共8页
固体氧化物电解池(SOEC)技术作为一种高效的能量转换与存储手段,近年来在可再生能源领域备受瞩目。SOEC基于固态电解质,实现电能与热能向化学能的转化,能够与太阳能、风能等可再生能源系统有效衔接。SOEC技术在电解制化学品方面展现出... 固体氧化物电解池(SOEC)技术作为一种高效的能量转换与存储手段,近年来在可再生能源领域备受瞩目。SOEC基于固态电解质,实现电能与热能向化学能的转化,能够与太阳能、风能等可再生能源系统有效衔接。SOEC技术在电解制化学品方面展现出巨大潜力。通过调控电解条件,SOEC能够大规模制备H_(2)。结合CO_(2)捕集技术,共电解CO_(2)和H_(2)O,生成合成气CO/H_(2)。此外,SOEC技术还能制备甲烷、甲醇、二甲醚等工业燃料,为能源结构的多元化提供了有力支持。讨论了SOEC的原理、所应用的电极和电解质材料以及应用发展现状。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 二氧化碳 氢气 合成气
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固体氧化物电解池技术研究及应用进展
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作者 纪钦洪 于广欣 +1 位作者 黄海龙 于邦廷 《现代化工》 北大核心 2025年第6期79-83,共5页
综述了固体氧化物电解池(SOEC)技术现状及产业化进展,梳理了电解池结构与原理,关键材料体系,电池、电堆及系统设计,指出目前存在的技术问题和改进方向,分析了SOEC技术适配的融合应用场景和发展潜力,并提出未来材料开发、结构设计、系统... 综述了固体氧化物电解池(SOEC)技术现状及产业化进展,梳理了电解池结构与原理,关键材料体系,电池、电堆及系统设计,指出目前存在的技术问题和改进方向,分析了SOEC技术适配的融合应用场景和发展潜力,并提出未来材料开发、结构设计、系统集成优化及应用方向等建议,为开展SOEC技术研究与示范应用提供思路和参考。 展开更多
关键词 氢能 电解水 固体氧化物电解池 电极材料
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出溶型钙钛矿阴极在固体氧化物电解池电解CO_(2)中的应用
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作者 王宏宾 王乐莹 +4 位作者 罗凌虹 温革 程亮 徐序 吴也凡 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第1期75-86,共12页
固体氧化物电解池是一种将CO_(2)高效转化为高附加值燃料的能量转换装置,在可再生能源高效利用方面极具应用前景。用于催化CO_(2)还原反应的阴极材料是固体氧化物电解池的关键部件之一,其中具有原位金属出溶的钙钛矿材料表现出了优异的C... 固体氧化物电解池是一种将CO_(2)高效转化为高附加值燃料的能量转换装置,在可再生能源高效利用方面极具应用前景。用于催化CO_(2)还原反应的阴极材料是固体氧化物电解池的关键部件之一,其中具有原位金属出溶的钙钛矿材料表现出了优异的CO_(2)电解性能。本文阐述了出溶机理以及出溶在CO_(2)还原反应机制中的主要作用,综述了不同金属/合金出溶型钙钛矿阴极材料的研究进展,并对出溶型钙钛矿阴极的未来发展提出了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 钙钛矿阴极 CO_(2)还原反应 原位出溶
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考虑电热老化效应的数据驱动电热氢氨耦合微网分布鲁棒规划
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作者 李龙艳 刘淑娴 宁超 《电网技术》 北大核心 2025年第1期22-31,I0013-I0017,共15页
该文提出了一种电-热-氢-氨耦合微网的两阶段分布鲁棒规划模型,并建立固体氧化物电解槽(solidoxide electrolysis cell,SOEC)的电热老化模型,以准确模拟SOEC老化效应并提高系统效益。此外,该文模型通过设计热能多级利用模型提高系统能... 该文提出了一种电-热-氢-氨耦合微网的两阶段分布鲁棒规划模型,并建立固体氧化物电解槽(solidoxide electrolysis cell,SOEC)的电热老化模型,以准确模拟SOEC老化效应并提高系统效益。此外,该文模型通过设计热能多级利用模型提高系统能源利用率,并建立了一个多能耦合系统。规划模型利用基于Wasserstein度量的模糊集,在考虑风电不确定性的同时,最大限度地减少总投资和运营成本。案例分析结果表明,相比与不含分布鲁棒优化方法、SOEC电热老化效应或热能多级利用的模型,所提模型不仅能较好地描述SOEC电热老化性能,还能在充分利用风电的同时提高系统能源利用率,具有较高的灵活性和经济性。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 分布鲁棒优化 热老化 微网规划 多能耦合
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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:6
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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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