质子导体固体氧化物电解池(PCEC)电解技术的性能研究
会议名称：《第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会》
会议日期：1000年
学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术]
关 键 词：质子导体固体氧化物电解池 电解水 共电解水-二氧化碳 法拉第效率
摘 要：利用固体氧化物电解池（SOEC）电解技术将HO（和CO）转化为可用燃料,如H（或CO,CH）是一种很有前景的、具有成本效益的过剩可再生能源电力储存方法（图1）。在本报告中,我们展示了利用大面积质子导体固体氧化物电解池（PCEC,有效面积=5cm）所构成的单电解池电堆（由一片PCEC和两个短板构成）进行电解HO和共电解CO-HO并直接原位制取CH的性能表现。在电解HO模式下,在450℃、电解电流为–1Acm的情况下,此电解池的电压约为1.75V,产氢流量约为2.5mL mincm,对应的法拉第效率约为36%。在共电解CO-HO模式下,在450℃、电解电流为–1Acm的情况下,所施加电压约为1.65V,CH产率（CH产量/CO输入量）达到34.6%,产CH流量约为0.13mLmincm,对应的法拉第效率约为30%。此外,在高温、低氢碳比运行条件下,与CO-H热化学转化相比,CO-HO电化学共转化的CH产率比CO-H热化学的更高,表明可能有电化学促进催化现象的存在。若在燃料电极同时通入H,CH产率可提升至70%以上。最后,技术经济分析揭示了可以降低CH生产的平准化成本的运行条件。从系统级的角度来看,本项研究所使用的单电解池电堆的良好性能展示了PCEC在实际应用中的可能性。