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太阳能驱动的固体氧化物电解池制氢系统性能研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 536-545页

作者：尉倥段立强朱自强熊嘉丽李智诚刘旭光华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 国网福建省电力有限公司电力科学研究院福州350007

采用太阳能驱动电解水制氢是实现将太阳能转换为氢能来存储的最佳方式。该文提出一种采用光伏、光热协同驱动固体氧化物电解池(SOEC)进行高温蒸汽电解的制氢系统。建立各子系统数学模型,选取北京地区夏至日气象参数,分析太阳辐照度对制... 详细信息

采用太阳能驱动电解水制氢是实现将太阳能转换为氢能来存储的最佳方式。该文提出一种采用光伏、光热协同驱动固体氧化物电解池(SOEC)进行高温蒸汽电解的制氢系统。建立各子系统数学模型,选取北京地区夏至日气象参数,分析太阳辐照度对制氢系统的性能影响,最后对整个系统进行能量及?分析。结果表明,电流密度和温度是影响SOEC工作的重要因素。在电流密度较大的情况下升高温度,将有利于提高电解效率。耦合太阳能后系统最大能量及?效率分别达到19.1%和20.3%。?分析结果表明系统最大有用功损失发生在光电转换过程,?损比例为87%。提升光电效率,将成为提高太阳能-氢能转换效率的关键。

关键词：太阳能固体氧化物电解池制氢太阳能集热器光伏

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固体氧化物直接碳燃料电池研究进展

中国电机工程学报 2011年第17期31卷 112-120页

作者：蔡宁生李晨史翊翔清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京市海淀区100084

固体氧化物直接碳燃料电池(solid oxide direct carbonfuel cell,SO-DCFC)在煤炭清洁利用方面具有独特优势,近年来受到研究人员的广泛重视。在对SO-DCFC基本概念与特点介绍基础上,对其中3个重要研究内容,即阳极反应机制、机制建模与模... 详细信息

固体氧化物直接碳燃料电池(solid oxide direct carbonfuel cell,SO-DCFC)在煤炭清洁利用方面具有独特优势,近年来受到研究人员的广泛重视。在对SO-DCFC基本概念与特点介绍基础上,对其中3个重要研究内容,即阳极反应机制、机制建模与模拟、及性能改进与优化方面的研究现状和进展进行了综述分析,指出SO-DCFC阳极反应机制与碳燃料和阳极接触方式密切相关,对其性能改进极为重要;碳燃料与阳极直接物理接触时基本不发生碳的直接电化学反应,碳燃料与CO2的气化反应是影响SO-DCFC性能的速率控制步骤;目前SO-DCFC模拟研究工作较少,应加强SO-DCFC机制建模与模拟工作;通过引入碳燃料催化气化和抑制阳极CO积炭能显著改善电池性能。

关键词：直接碳燃料电池固体氧化物反应机制机制建模性能改进

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固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

当代化工 2023年第10期52卷 2445-2448,2480页

作者：郭土中石化(大连)石油化工研究院有限公司辽宁大连116045

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种全固态结构的发电装置,在高温下(600~1000℃)可以把燃料化学能直接转换为电,具有发电效率高、燃料适应性强以及清洁低碳等特点,在“双碳”目标下,其经济和社会意义愈发突出。固体氧化物燃料电池的核心材... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种全固态结构的发电装置,在高温下(600~1000℃)可以把燃料化学能直接转换为电,具有发电效率高、燃料适应性强以及清洁低碳等特点,在“双碳”目标下,其经济和社会意义愈发突出。固体氧化物燃料电池的核心材料是电解质,它能在阴极和阳极间传导离子,形成导电的路径。电解质的性能直接决定着电池的工作温度和性能。综述了电解质材料的研究进展,因为电堆长周期稳定运行受密封以及各组件的热匹配性影响,固体氧化物燃料电池的商业化应用需要尽量降低其反应温度。目前电解质材料发展的主要方向一是优化成型制备工艺降低传统的YSZ材料的厚度,二是开发高导电率的新型电解质材料并提升其稳定性及热匹配性。

关键词：固体氧化物燃料电池电解质 YSZ 材料进展

基于热力学平衡的高温固体氧化物电解水制氢模拟

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太阳能学报 2021年第9期42卷 210-217页

作者：张晨佳蔡军张玉魁杜庶铭孙振新徐冬华北电力大学核科学与工程学院北京102206 国电新能源技术研究院有限公司发电系统功能材料北京市重点实验室北京102209

通过热力学、动力学及通量平衡分析,采用Aspen Plus软件建立固体氧化物电解(SOEC)制氢的热力学平衡模型,并与实验结果进行对比验证。分析运行温度、压力、阴极水蒸气摩尔分数和阳极空气流量对系统运行特性的影响,并建立考虑余热利用的S... 详细信息

通过热力学、动力学及通量平衡分析,采用Aspen Plus软件建立固体氧化物电解(SOEC)制氢的热力学平衡模型,并与实验结果进行对比验证。分析运行温度、压力、阴极水蒸气摩尔分数和阳极空气流量对系统运行特性的影响,并建立考虑余热利用的SOEC制氢系统模型,研究余热利用对制氢效率的影响。当电流密度为1.0 A/cm^(2)时,不同操作条件下的系统可利用热量占总输入能量的比例在26.53%~46.63%之间;在采用余热利用时,余热利用率可达52.27%以上,系统制氢效率可提高14.43%~26.54%。在1223.15 K、0.1 MPa下,阴极通入50 mol/h含水量为50%的氢气、阳极通入10 mol/h空气,电流密度约为0.78 A/cm^(2)时,制氢效率达到最大值90.56%,与不采用余热利用条件下相比提高约25.89%。

关键词：固体氧化物电解制氢模拟余热利用

相变燃料电极实现固体氧化物电池高效可逆CO/CO_(2)转化

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Science China Materials 2021年第5期64卷 1114-1126页

作者：李一航 Manish Singh 庄泽超景义甫李凤姣 Kristina Maliutina 何传新范梁栋 College of Chemistry and Environmental Engineering Shenzhen UniversityShenzhen 518060China College of Physics and Optoelectronic Engineering Key Lab of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education/Guangdong ProvinceShenzhen UniversityShenzhen 518060China Department of Chemistry Division for Pure and Applied BiochemistryNaturvetarvägen 1422362Lund UniversitySweden Department of Chemistry Tsinghua UniversityBeijing 100084China Shenzhen Key Laboratory of New Lithium-ion Batteries and Mesoporous Materials Shenzhen UniversityShenzhen 518060China

固体氧化物电池可实现CO/CO_(2)的可逆转化,在电能和化学能相互转化过程中显示出巨大潜力.然而,其商业化进展一直受到燃料极抗积碳性能差的限制.本工作中,我们发展了一种CoFe合金纳米颗粒和Ruddlesden-Popper层状结构Sr_(3)Fe_(1.25)Mo_... 详细信息

固体氧化物电池可实现CO/CO_(2)的可逆转化,在电能和化学能相互转化过程中显示出巨大潜力.然而,其商业化进展一直受到燃料极抗积碳性能差的限制.本工作中,我们发展了一种CoFe合金纳米颗粒和Ruddlesden-Popper层状结构Sr_(3)Fe_(1.25)Mo_(0.75)O_(7)-δ复合新型燃料电极(CoFe-SFM),其可以通过钙钛矿Sr_(2)Fe_(7/6)Mo_(0.5)Co_(1/3)O_(6-δ)在还原气氛中退火发生相变得到.电化学阻抗谱和弛豫时间分步法分析可知CoFe-SFM电极通过改善体相氧化学扩散能力和表面氧交换过程来增强CO氧化和CO_(2)还原动力学.在固体氧化物燃料电池模式下,800℃的最大功率达到259 mW cm^(-2);在固体氧化物电解电池模式下,1.3 V工作电压下单电池的电解电流密度为-0.453 A cm^(-2),都远超对比电极材料.在20次SOFC-SOEC循环操作条件下,CoFe-SFM燃料极依然保持稳定的微结构和抗积碳性能,电池性能保持良好.该工作可为CO_(2)转化、抗积碳电极材料设计和提升电极表界面反应动力学提供一定的指导作用.

关键词：固体氧化物循环操作抗积碳电化学阻抗谱电解电流新型燃料最大功率弛豫时间

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固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展

科学通报 2014年第15期59卷 1405-1416页

作者：宋世栋韩敏芳孙再洪中国矿业大学化学与环境工程学院、煤气化燃料电池联合研究中心北京100083 苏州华清京昆新能源科技有限公司昆山215313

燃料电池可以直接将燃料的化学能转化为电能,其发电效率高、污染物排放少,是一种高效、洁净的发电装置.固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性强、稳定性好,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电系统.本文介绍了SOFC的平板式单电池及... 详细信息

燃料电池可以直接将燃料的化学能转化为电能,其发电效率高、污染物排放少,是一种高效、洁净的发电装置.固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性强、稳定性好,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电系统.本文介绍了SOFC的平板式单电池及电池堆的最新研究进展,以及国际上代表性研发单位的技术现状,并提出了在平板式SOFC商业化进程中亟待解决的问题.

关键词：固体氧化物燃料电池电池堆发电系统平板式碳氢燃料

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固体氧化物燃料电池的料浆喷涂法制备及性能

华南理工大学学报（自然科学版） 2007年第11期35卷 77-80页

作者：丁姣郭为民刘江华南理工大学化学科学学院广东广州510640

采用料浆喷涂法在NiO/YSZ阳极支撑体上制备了YSZ电解质膜并将其制成固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,并采用CHI电化学工作站和扫描电镜(SEM)对其伏安特性、阻抗谱和电池横断面的微观结构进行了测试和研究.结果表明:电池正常工作,开路电... 详细信息

采用料浆喷涂法在NiO/YSZ阳极支撑体上制备了YSZ电解质膜并将其制成固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,并采用CHI电化学工作站和扫描电镜(SEM)对其伏安特性、阻抗谱和电池横断面的微观结构进行了测试和研究.结果表明:电池正常工作,开路电压随温度的升高而下降,从500℃的1.054 V降到800℃的0.963 V,800℃的最大功率密度为57×10-3W/cm2;电池在较低的工作温度下电阻损失主要来自界面电阻,随温度的升高界面电阻明显降低;电解质膜的厚度约为30μm,阳极微观结构不够均匀,这是造成欧姆电阻的主要原因.

关键词：燃料电池固体氧化物料浆喷涂阳极支撑

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固体氧化物燃料电池的研究

汽车实用技术 2021年第7期46卷 3-6页

作者：沈元兴福州职业技术学院福建福州350108

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种新型的能量转换装置,由于其具有高能量利用率、环境友好、燃料选择广泛等特性,已经引起了学者的广泛关注。随着世界各国对环保问题关注的升温,友好型能源的开发利用已经成为国家能源发展的重要方向,在... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种新型的能量转换装置,由于其具有高能量利用率、环境友好、燃料选择广泛等特性,已经引起了学者的广泛关注。随着世界各国对环保问题关注的升温,友好型能源的开发利用已经成为国家能源发展的重要方向,在国家政策的推动下,高校和相关研究机构也加大了研究力度,争取在环境友好型能源的开发利用上抢占先机。文章主要针对目前SOFC的发展现状进行分析,并对SOFC未来的发展提出合理化建议。希望通过以上的论述,能对SOFC的发展起到促进作用。

关键词：固体氧化物燃料电池研究

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固体氧化物燃料电池吃粗粮的大力士

固体氧化物燃料电池吃粗粮的大力士