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SOEC多模绿电制氢集成系统协调控制方法研究 被引量：1
1
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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固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)的制备与性能研究
2
作者 杨春利 晁泽莹 +1 位作者 刘璐 余文瑞 《功能材料》 北大核心 2025年第2期2084-2090,共7页
采用溶胶-凝胶法制备了质子导体固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)。Sr^(2+)掺杂后材料仍为萤石结构,且掺杂提高了材料的氧空位含量。Sr^(2+)掺杂有效降低孔隙率,提高La_(2)Ce_(2)O_(7)质子导体陶瓷样品的... 采用溶胶-凝胶法制备了质子导体固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)。Sr^(2+)掺杂后材料仍为萤石结构,且掺杂提高了材料的氧空位含量。Sr^(2+)掺杂有效降低孔隙率,提高La_(2)Ce_(2)O_(7)质子导体陶瓷样品的致密性。在湿润氢气气氛中,700℃时,La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)的电导率可达到1.2×10^(-2)S·cm^(-1)。制备了不同阴极的燃料电池,与La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)-La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)相比,Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)作为阴极时,各部分电阻整体降低,性能得到了提升,其单电池的峰值功率密度在700℃时可达到207 mW·cm^(-2),开路电压为0.813 V。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 质子导体 电解质 锶掺杂
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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
3
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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带嵌入式微通道陶瓷裂解反应器的管式氨燃料电池
4
作者 许晓茹 欧建臻 +12 位作者 刘佳伟 陈智聪 叶豪 刘颖隆 刘英丽 林泽宇 刘晶晶 简俊辉 罗栩 范竞敏 王超 雷励斌 梁波 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第5期1818-1828,共11页
采用冷等静压法、无心磨法和浸渍法成功制备了一种结构为NiO-YSZ|YSZ|LSCF-GDC的电解质支撑微管式固体氧化物燃料电池,其电解质厚度约为200μm。氨分解催化剂使用浸渍法制备,以蜂窝陶瓷为载体,制备一种在微通道内表面锚定了纳米级Ru催... 采用冷等静压法、无心磨法和浸渍法成功制备了一种结构为NiO-YSZ|YSZ|LSCF-GDC的电解质支撑微管式固体氧化物燃料电池,其电解质厚度约为200μm。氨分解催化剂使用浸渍法制备,以蜂窝陶瓷为载体,制备一种在微通道内表面锚定了纳米级Ru催化剂的氨分解反应器,该反应器对氨的分解率随温度升高而增加,在500℃时达到98.9%,在600℃时达到99.6%。然后将微通道陶瓷裂解反应器插入并固定在微管式固体氧化物燃料电池(μT-SOFC)中氨燃料输入的上游。借助场发射扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析技术(EDS)对μT-SOFC和嵌入式裂解反应器进行微观结构表征和元素分布表征,观察到管式电池经典的三明治结构。μT-SOFC的开路电压为1.19 V,集成了嵌入式裂解反应器的单电池以氨作为燃料,在600℃、700℃、750℃、800℃和850℃的不同温度下,最大功率密度分别达到8mW/cm^(2)、19mW/cm^(2)、41mW/cm^(2)、53mW/cm^(2)和57 mW/cm^(2),最高功率密度达到以75%氢气+25%氮气为燃料时的62%、61%、98%、98%和92%。在这项研究中,采用了阳极内部环形集流取电模式。每个环均匀地收集电流,根据仿真结果,总电流与环数大致成正比。目前关于微管式固体氧化物燃料电池电解质支撑系统的研究甚少,本研究为该领域制备技术、工艺和材料的后续系统性开发提供了新参考。 展开更多
关键词 电解质支撑 微管式固体氧化物燃料电池 氨燃料电池 嵌入式裂解反应器
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固体氧化物燃料电池电解质材料研究进展
5
作者 王亚丽 孙航宇 +4 位作者 李晓艳 李明川 付云枫 杜国山 陈宋璇 《中国有色冶金》 北大核心 2025年第3期36-46,共11页
固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质作为离子传输的重要载体,直接决定着SOFC的运行温度和电化学效率。根据SOFC的运行温度电解质材料分为高温电解质(>850℃)、中温电解质(650~850℃)和低温电解质(<650℃)。氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是... 固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质作为离子传输的重要载体,直接决定着SOFC的运行温度和电化学效率。根据SOFC的运行温度电解质材料分为高温电解质(>850℃)、中温电解质(650~850℃)和低温电解质(<650℃)。氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是高温电解质中应用最多的离子传导型电解质,其氧离子电导率偏低,高温运行条件下电池寿命短;氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)和LaGaO_(3)基电解质都适用于中温SOFC,ScSZ电解质因原材料成本较高限制了其商业化应用,LaGaO_(3)基电解质由多种元素合成制备,容易引入杂质相,进而增大材料内阻;氧化铈基(GeO_(2))材料和具有立方萤石型结构的氧化铋(δ-Bi_(2)O_(3))材料在低温环境中具有稳定的离子电导率,然而,这两种材料在氧化还原气氛下易被还原,从而导致SOFC电池内部短路;BaCeO_(3)基质子传导型电解质的研发尚处于初级阶段,其掺杂改性机理复杂,仍需要进行深入理论分析。未来,降低电解质材料使用温度、稳定电解质材料晶相结构、提高电解质材料离子电导率和降低电解质材料的制备成本是SOFC电解质研究和发展的重要方向。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC) 电解质 运行温度 离子电导率 晶相结构 制备成本 薄膜制备
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用于风功率平抑的SOEC系统功率控制策略 被引量：7
6
作者 武鑫 冯歌 熊星宇 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1626-1633,1674,共9页
为了平抑风电场输出功率波动,考虑到固体氧化物电解池(SOEC)电解水制氢的高效率特性,基于实际数据构建千瓦级SOEC电堆模型并验证了模型精度。针对SOEC系统的非线性和时滞特性,提出一种基于模型预测的功率控制策略,用于平抑风电场输出功... 为了平抑风电场输出功率波动,考虑到固体氧化物电解池(SOEC)电解水制氢的高效率特性,基于实际数据构建千瓦级SOEC电堆模型并验证了模型精度。针对SOEC系统的非线性和时滞特性,提出一种基于模型预测的功率控制策略,用于平抑风电场输出功率波动。根据某15 MW风电场运行数据,采用集合经验模态分解方法,提出一种风电场输出功率分解方法,获得SOEC系统的充电功率指令并进行仿真验证。结果表明:基于模型预测的SOEC系统功率控制效果很好,可以实现充电功率指令的跟随变化,且平均绝对百分比误差为1.674%,平抑风功率波动效果的准确性较高。 展开更多
关键词 风力发电 固体氧化物电解池 模型预测控制策略 风电场输出功率
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流延工艺制备氧化锆燃料电池薄膜的研究进展
7
作者 刘庆 欧阳雪琼 +2 位作者 刘文财 吕洋 王双喜 《材料导报》 北大核心 2025年第10期1-10,共10页
8%(摩尔分数,如无特别说明,下同)氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)薄膜是固体氧化物燃料电池(SOFC)的核心部件,直接影响SOFC的输出性能。本文介绍了氧化锆电解质薄膜化工艺,详细地分析了烧结助剂、粘结剂体系以及浆料流变性对氧化锆浆料的影响... 8%(摩尔分数,如无特别说明,下同)氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)薄膜是固体氧化物燃料电池(SOFC)的核心部件,直接影响SOFC的输出性能。本文介绍了氧化锆电解质薄膜化工艺,详细地分析了烧结助剂、粘结剂体系以及浆料流变性对氧化锆浆料的影响,总结了流延速度、干燥环境等流延工艺参数对氧化锆流延生带厚度以及品质的作用,并对近年来氧化锆生带的先进烧结方式进行了阐述,讨论了电解质厚度及结构对氧化锆电解质薄膜致密度与离子电导率的影响,最后对流延成型工艺制备高品质的氧化锆薄膜的前景和方向进行了展望。 展开更多
关键词 流延成型 氧化锆薄膜 8YSZ 电解质 SOFC 烧结助剂 离子电导率
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质子导体SOFC钙钛矿电解质的研究进展
8
作者 徐晓琦 梁裕彩 魏涛 《电池》 北大核心 2025年第1期166-171,共6页
质子导体固体氧化物燃料电池(P-SOFC)的低温化发展,离不开具备优异性能的电解质材料。电解质体系质子电导率不高、烧结难度大的问题,阻碍了P-SOFC的商业化发展。讨论P-SOFC常用的典型钙钛矿型电解质材料,包括BaZrO_(3)基氧化物、BaCeO_... 质子导体固体氧化物燃料电池(P-SOFC)的低温化发展,离不开具备优异性能的电解质材料。电解质体系质子电导率不高、烧结难度大的问题,阻碍了P-SOFC的商业化发展。讨论P-SOFC常用的典型钙钛矿型电解质材料,包括BaZrO_(3)基氧化物、BaCeO_(3)基氧化物和BaCeO_(3)-BaZrO_(3)基电解质材料,并对掺杂电解质BaZr_(0.9)Y_(0.1)O_(3)-δ(BZY)、Ba(Zr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2))O_(3)-δ(BZCY)和BaCe_(0.5)Zr_(0.3)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3)-δ(BCZYYb)等进行讨论。 展开更多
关键词 质子导体固体氧化物燃料电池(P-SOFC) 钙钛矿 电解质材料 质子传导 掺杂改性
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固体氧化物电池电解质材料研究进展
9
作者 李玲秀 《石油化工》 北大核心 2025年第6期883-890,共8页
固体氧化物电池(SOCs)是一种新型环境友好型能源转换和存储技术,而电解质是SOCs的核心部件,它的主要作用是传导离子,在很大程度上决定了电池的电化学性能。开发具有高离子传导性的电解质是使电池获得良好性能的关键。综述了两类电解质... 固体氧化物电池(SOCs)是一种新型环境友好型能源转换和存储技术,而电解质是SOCs的核心部件,它的主要作用是传导离子,在很大程度上决定了电池的电化学性能。开发具有高离子传导性的电解质是使电池获得良好性能的关键。综述了两类电解质材料的研究进展,包括ZrO_(2)基、CeO_(2)基、Bi_(2)O_(3)基、LaGaO_(3)基氧离子导体型电解质以及钙钛矿型质子导体型电解质,总结了目前提升材料电导率和稳定性的常用方法。 展开更多
关键词 固体氧化物电池 电解质材料 离子电导率 稳定性
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氧化铈基电解质材料的优化策略及其研究进展
10
作者 程继海 侯义峰 王明 《化工新型材料》 北大核心 2025年第8期48-52,共5页
固体氧化物燃料电池是一种可持续、环保和高效的能量转换装置,其中低温化的发展趋势要求电解质材料在较低温度下具有高离子电导率和良好的稳定性。电解质材料是固体氧化物燃料电池最重要的组成部件之一,应具备高离子电导率、高致密性和... 固体氧化物燃料电池是一种可持续、环保和高效的能量转换装置,其中低温化的发展趋势要求电解质材料在较低温度下具有高离子电导率和良好的稳定性。电解质材料是固体氧化物燃料电池最重要的组成部件之一,应具备高离子电导率、高致密性和稳定性好等性能。钇稳定氧化锆是研究最早的电解质材料,萤石结构的氧化铈基电解质材料因在中温范围内具有较高的离子电导率,被认为是钇稳定氧化锆的理想替代者。结合近年来氧化铈基电解质材料的研究现状,综述了元素掺杂和第二相材料复合2种优化策略下氧化铈基电解质材料的研究进展。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电解质材料 氧化铈 掺杂 复合
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固体氧化物电解池技术研究及应用进展
11
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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烧结助剂对BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ电解质烧结行为及电导率的影响
12
作者 张婧慧 陆晓彤 +2 位作者 毛海雁 田亚州 张山林 《无机材料学报》 北大核心 2025年第1期84-90,共7页
BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ(BZCY)作为质子导体型固体氧化物燃料电池的典型电解质材料之一,具有高质子电导率及高稳定性等优点。然而,BZCY电解质的烧结活性较差,通常需要较高的烧结温度来实现致密化,而过高的烧结温度不利于电... BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ(BZCY)作为质子导体型固体氧化物燃料电池的典型电解质材料之一,具有高质子电导率及高稳定性等优点。然而,BZCY电解质的烧结活性较差,通常需要较高的烧结温度来实现致密化,而过高的烧结温度不利于电池的制备及应用。本研究旨在降低BZCY电解质的烧结温度,通过引入NiO、Fe_(2)O_(3)、ZnO与CuO等烧结助剂,探讨了烧结助剂对BZCY烧结行为的影响。结果表明,除Fe_(2)O_(3)外,其余氧化物均能有效促进BZCY烧结体的晶粒生长。其中,添加CuO对BZCY烧结过程的促进作用最显著。在BZCY中添加质量分数2%的CuO(BZCY-2%CuO)后,即使烧结温度降低至1250℃,烧结体仍能保持高于98%的相对密度。此外,在600℃的加湿H_(2)气氛下,BZCY-2%CuO的电导率高达2.7×10^(–2)S·cm^(–1),且在加湿H_(2)下的电导率相较于加湿空气高出近5倍。更为关键的是,BZCY-2%CuO电解质在电池工作条件下的电子导电性可以忽略不计,保持了优异的稳定性。 展开更多
关键词 质子导体型固体氧化物燃料电池 BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ 电解质 烧结助剂 烧结行为 电导率
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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：8
13
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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中温SOEC氧电极材料La_(x)Sr_(1-x)-MnO_(3)性能的优化 被引量：3
14
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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固体氧化物电解槽辅助煤电机组深度调峰技术可行性研究 被引量：5
15
作者 王林 刘晓莎 +3 位作者 胡平 李治宽 李昭 张鹏 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期133-141,共9页
常规的煤电机组灵活性改造方案,难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的潜在寿命折损与设备安全风险。为提高煤电机组参与深度调峰的长期安全性与经济性,以某国产超超临界二次再热1000 MW燃煤机组为应用对象,提出了基于氢储能系统的煤... 常规的煤电机组灵活性改造方案,难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的潜在寿命折损与设备安全风险。为提高煤电机组参与深度调峰的长期安全性与经济性,以某国产超超临界二次再热1000 MW燃煤机组为应用对象,提出了基于氢储能系统的煤电机组“健康调峰”技术路线,并论证了调峰煤电制氢的间接碳减排意义。在此基础上,分析比较了不同制氢工艺与煤电厂生产条件的匹配程度,认为固体氧化物电解槽(SOEC)制氢为综合最优方案,据此给出了SOEC耦合煤电调峰的原理性设计方案,最后以年度负荷曲线对新方案进行了财务分析。计算结果表明,示例机组自第6年起每年可获得1.07亿元/年的净利润,每年减少碳排放281.92 t,同时获得设备延寿、降耗减碳等其他收益。相关结论对于指导调峰煤电机组的健康安全运行具有参考意义。 展开更多
关键词 电解制氢 固体氧化物电解槽 煤电机组 可行性 财务分析
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多孔电解质固体氧化物燃料电池的制备及抗积碳性能研究 被引量：1
16
作者 刘志军 邱家欣 +3 位作者 张拓 刘凤霞 许晓飞 魏炜 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期199-203,共5页
采用共压法制备了孔隙率约为10%的具有多孔电解质的纽扣式固体氧化物燃料电池(Porous Solid Oxide Fuel Cell,P-SOFC)。在700℃对P-SOFC和普通SOFC进行了电化学测试。结果表明,P-SOFC在运行中的电化学性能衰减程度以及阻抗增加程度为普... 采用共压法制备了孔隙率约为10%的具有多孔电解质的纽扣式固体氧化物燃料电池(Porous Solid Oxide Fuel Cell,P-SOFC)。在700℃对P-SOFC和普通SOFC进行了电化学测试。结果表明,P-SOFC在运行中的电化学性能衰减程度以及阻抗增加程度为普通SOFC的3/5和1/5;在长时间运行8 h后还能保持0.85 V的高电位,普通SOFC的碳元素分布比P-SOFC聚集。由此可见,具有多孔的电解质结构能提高电池放电的可持续性和稳定性,该结构通过改变阳极氧碳比增加电池的抗积碳性能,使电池在甲烷氛围中长时间内保持稳定的功率输出。 展开更多
关键词 多孔结构 固体氧化物燃料电池 抗积碳 电解质
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固体氧化物电解池的发展及研究现状 被引量：3
17
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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金属支撑型固体氧化物电解池的3D建模与性能分析 被引量：1
18
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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氨燃料固体氧化物燃料电池性能研究进展 被引量：1
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作者 倪士栋 魏胜利 +2 位作者 杜振华 马万达 路品智 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期750-760,共11页
氨(NH_(3))是一种零碳燃料,也是富氢载体,具有较大储运优势。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁高效发电装置,在分布式发电、热电联供、储能调峰等领域有广阔应用前景,NH_(3)可直接用作SOFC阳极燃料以实现高效、清洁、低成本发电。该... 氨(NH_(3))是一种零碳燃料,也是富氢载体,具有较大储运优势。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁高效发电装置,在分布式发电、热电联供、储能调峰等领域有广阔应用前景,NH_(3)可直接用作SOFC阳极燃料以实现高效、清洁、低成本发电。该文简介了质子传导型和氧离子传导型氨SOFC的工作原理,电解质、电极材料的选择以及NH_(3)在阳极的分解过程,总结了氨SOFC的实验研究现状,以单电池最大功率密度为评价指标,综述了不同电解质/电极材料、电解质厚度、工作温度、电池结构类型等因素下2种传导类型的氨SOFC的性能表现,并分析了造成电池性能差异的原因,介绍了氨SOFC目前面临的挑战。最后,对氨SOFC未来研究方向、热电联供系统的应用进行了展望。 展开更多
关键词 氨燃料 固体氧化物燃料电池 工作原理 电解质 电极材料 电池性能
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SDC/YSZ/GDC复合电解质膜燃料电池研究
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作者 王坤 李庆勋 +1 位作者 邵志刚 程谟杰 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第6期1011-1017,共7页
在钐掺杂的氧化铈(SDC)主电解质层上利用射频磁控溅射法沉积了氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)电子阻隔层和钆掺杂的氧化铈(GDC)化学隔层,制备了SDC/YSZ/GDC多层复合电解质膜及电池。对复合电解质膜的固体氧化物燃料电池进行了物相分析、微观... 在钐掺杂的氧化铈(SDC)主电解质层上利用射频磁控溅射法沉积了氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)电子阻隔层和钆掺杂的氧化铈(GDC)化学隔层,制备了SDC/YSZ/GDC多层复合电解质膜及电池。对复合电解质膜的固体氧化物燃料电池进行了物相分析、微观结构表征和电化学性能测试。结果表明,复合电解质膜有效提升了电池的开路电位(OCV)和最大输出功率密度,这是因为复合电解质膜具有较高的离子电导率和电子电阻。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 复合电解质膜 钐掺杂的氧化铈 电池性能
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