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(La,Sr)MnO_3/YSZ和La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)氧电极soec性能的比较研究

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材料导报 2010年第22期24卷 20-24,41页

作者：丁军锋王蔚国许赪中国科学院宁波材料技术与工程研究所燃料电池事业部宁波315201

构建了氧电极材料分别为(La,Sr)MnO3/YSZ(LSM/YSZ)和La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)的固体氧化物电解池(soec)。在750℃、电流密度为0.25A/cm2的soec模式下,分别对两种类型的soec进行了约110h的电解实验。结果表明,LSM/YSZ可能是较好... 详细信息

关键词： soec 氧电极 LSM/YSZ LSCF

基于soec-OEC双工艺耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术研究

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热力发电 2024年第4期53卷 125-132页

作者：王林高景辉何信林刘晓莎胡平邓春西安热工研究院有限公司陕西西安710054 陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000 咸阳市新能源及微电网重点实验室陕西咸阳712000 中国石油大学(北京) 北京102249

现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险,为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性,提出并构建了基于固体氧化物电解槽(soec)制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧(OEC)技术相... 详细信息

现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险,为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性,提出并构建了基于固体氧化物电解槽(soec)制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧(OEC)技术相耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术方案。以某超超临界1 000 MW二次再热机组为计算示例,对soec-OEC系统参与70%~100%的电网深度调峰进行了能效计算,并与常规碱性水电解制氢(ALK)系统进行了比较。计算结果表明,soec-OEC技术方案中抽汽电解制氢系统的能效高达49.86%,相比ALK系统提高约26.40%;富氧助燃系统最大可减少锅炉排烟量达23.7%,降低机组供电煤耗2.83 g/(kW·h),减少碳排放约2.82 t/h。此外,soec-OEC系统还可为机组带来超额的调峰补贴收益、氢气售卖收益、富氧节煤降碳收益以及设备延寿延保收益等,充分保障了火电调峰过程的经济高效、安全环保。

关键词：火电调峰 soec OEC 经济性健康性

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基于soec电池测量集成监控系统的开发

基于SOEC电池测量集成监控系统的开发

作者：郑明瀚大连理工大学

学位级别：硕士

固体氧化物电解池soec (Solid Oxide Electrolysis Cell),作为制氢方式是近年来研究的热点之一。本文以中国科学院大连化学物理研究所soec电化学特性测量实验研究课题为背景,研究固体氧化物电解池实验工艺和测量流程,研制一套实现soec... 详细信息

固体氧化物电解池soec (Solid Oxide Electrolysis Cell),作为制氢方式是近年来研究的热点之一。本文以中国科学院大连化学物理研究所soec电化学特性测量实验研究课题为背景,研究固体氧化物电解池实验工艺和测量流程,研制一套实现soec实时测量的智能监控系统。根据soec电化学特性测量的实验工艺需求,分析实验现场的监控层、现场控制层及控制对象层组成的三层结构模型特点,以监控层作为监控中心,利用面向对象的VisualC++6.0开发环境,将三组子系统集成一体实现实时测量监控。soec监控系统的监控层主要包括实验平台、通信模块及控制模块三个部分。在通信模块中,针对三组子系统中复杂数据的实时通信过程中,存在时序差异大,数据交互频繁,导致通信时序重叠时数据丢失的难点问题,提出一种多级缓存串行异步通信的解决方法。该方法改进异步通信单一发送缓存结构为多缓存结构,解决复杂数据交互通信过程中可能发生的时序重叠。在控制模块设计中,针对现场温控仪升温段不能满足系统需求问题,提出了一种单步前错循环无缝延长程序升温方法,该方法在保证实验现场程序升温无缝延长运行的情况下,可以改善系统运行的实时性;另一方面,采用可编程参数表设计方法,实现程序升温段参数、流量参数、电源参数及实验向导参数表的编程及修改,并采用分级控制方式实现以实验向导表为控制核心,各参数表为二级控制核心的控制方式。该系统目前已经投入现场运行,系统实际运行结果表明,soec集成监控系统平台实现了soec电化学参数及环境参数信息实时集成测量监控的效果,达到了预期测量指标的要求,系统运行过程稳定、可靠,实现了soec监控过程的自动化。

关键词： soec 协议解析多缓存通信监控系统

Tuning exsolution of nanoparticles in defect engineered layered perovskite oxides for efficient CO_(2) electrolysis

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Journal of Energy Chemistry 2023年第9期84卷 219-227页

作者： Zhengrong Liu Jun Zhou Yueyue Sun Xiangling Yue Jiaming Yang Lei Fu Qinyuan Deng Hongfei Zhao Chaofan Yin Kai Wu Center of Nanomaterials for Renewable Energy State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power EquipmentXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049ShaanxiChina School of Chemistry University of St AndrewsSt AndrewsFife KY169STUK

Solid oxide electrolysis cell(soec) could be a potential technology to afford chemical storage of renewable electricity by converting water and carbon *** this work,we present the Ni-doped layered perovskite oxides,(La_(4)Sr_(n-4))_(0.9)Ti_(0.9n)Ni_(0.1n)O_(3n+2) with n=5,8,and 12(LSTNn) for application as catalysts of CO_(2) electrolysis with the exsolution of Ni nanoparticles through a simple in-situ growth *** is found that the density,size,and distribution of exsolved Ni nanoparticles are determined by the number of n in LSTNn due to the different stack structures of TiO_6 octahedra along the c *** Ni doping in LSTNn significantly improved the electrochemical activity by increasing oxygen vacancies,and the Ni metallic nanoparticles afford much more active *** results show that LSTNn cathodes can successfully be manipulated the activity by controlling both the n number and Ni *** these LSTNn(n=5,8,and 12),LSTN8 renders a higher activity for electrolysis of CO_(2) with a current density of 1.50A cm^(-2)@2.0 V at 800℃ It is clear from these results that the number of n in(La_(4)Sr_(n-4))_(0.9)Ti_(0.9n)Ni_(0.1n)O_(3n+2)with Ni-doping is a key factor in controlling the electrochemical performance and catalytic activity in soec.

关键词： Layered perovskite oxides In-situ growth soec Titanate

Reliable off-grid power supply utilizing green hydrogen

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Clean Energy 2021年第3期5卷 441-446页

作者： Oliver Borm Stephen B.Harrison sbh4 GmbH Kranzlstraße 2182538 GeretsriedGermany

Green hydrogen produced from wind,solar or hydro power is a suitable electricity storage *** is typically employed as mid-to long-term energy storage,whereas batteries cover short-term energy *** hydrogen can be produced by any available electrolyser technology[alkaline electrolysis cell(AEC),polymer electrolyte membrane(PEM),anion exchange membrane(AEM),solid oxide electrolysis cell(soec)]if the electrolysis is fed by renewable *** the electrolysis operates under elevated pressure,the simplest way to store the gaseous hydrogen is to feed it directly into an ordinary pressure vessel without any external *** most efficient way to generate electricity from hydrogen is by utilizing a fuel *** fuel cells seem to be the most favourable way to do *** increase the capacity factor of fuel cells and electrolysers,both functionalities can be integrated into one device by using the same *** this article,different reversible technologies as well as their advantages and readiness levels are presented,and their potential limitations are also discussed.

关键词： green hydrogen microgrid stand-alone power system SAPS hydrogen storage electrolysis fuel cells AEC PEM AEM soec

太阳能高温共电解制合成气高效还原炼铁系统研究

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工程热物理学报 2024年第12期45卷 3634-3640页

作者：林子涵纪辰夏起马可韦陈晨浙江工业大学机械工程学院杭州310012

本文提出了太阳能全光谱利用耦合soec共电解制合成气还原炼铁系统。在该系统中,采用复合抛物面碟实现全光谱利用,通过光伏光热耦合腔体soec实现热电互补,以实现高效还原炼铁。构建了soec电化学模型,并通过比较分析模型预测的极化电压与... 详细信息

本文提出了太阳能全光谱利用耦合soec共电解制合成气还原炼铁系统。在该系统中,采用复合抛物面碟实现全光谱利用,通过光伏光热耦合腔体soec实现热电互补,以实现高效还原炼铁。构建了soec电化学模型,并通过比较分析模型预测的极化电压与实验数据来验证所提出的模型。此外,耦合soec模型与其他子系统热力学模型并构建了完整系统模型。基于所提出的系统模型,利用参数化分析研究了关键工况参数对系统性能的影响规律。在输入太阳能1100 W/m^(2)、soec温度775℃、电流密度1000 A/m^(2)条件下降低炼铁能耗至24.54 kJ/g,为进一步优化太阳能制合成气还原炼铁系统设计提供参考.

关键词：太阳能 soec 合成气炼铁

H_2O/CO_2 co-electrolysis in solid oxide electrolysis cells

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Engineering Sciences 2014年第1期12卷 43-50页

作者： Han Minfang Fan Hui Peng Suping Union Research Center of Fuel Cell School of Chemical & Environmental EngineeringChina University of Mining & Technology

A solid oxide electrolysis cell(soec) is an environmental-friendly device which can convert electric energy into chemical energy with high efficiency. In this paper,the progress on structure and operational principle of an soec for co-electrolyzing H2O and CO2to generate syngas was reviewed. The recent development of high temperature H2O/CO2co-electrolysis from solid oxide single electrolysis cell was introduced. Also investigated was H2O/CO2co-electrolysis research using hydrogen electrode-supported nickel(Ni)-yttria-stabilized zirconia(YSZ)/YSZ/Sr-doped LaMnO3(LSM)-YSZ cells in our group. With 50 % H2O,15.6 % H2and 34.4 % CO2inlet gas to Ni- YSZ electrode,polarization curves(I- U curves) and electrochemical impedance spectra(EIS) were measured at 800 ℃ and 900 ℃. Long-term durability of electrolysis was carried out with the same inlet gas at 900 ℃ and 0.2 A/cm2. In addition,the improvement of structure and development of novel materials for increasing the electrolysis efficiency of soecs were put forward as well.

关键词： soec H2O/CO2 co-electrolysis syngas electrolysis efficiency H2O electrolysis

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新闻

电源技术 2014年第12期 2205-2208页

美国锂空气电池研究取得新进展锂空气电池被认为是比锂离子电池更安全、能量密度更高和续航时间更长的电池,它的开发已经持续了数十年,但因为性能不够稳定而无法投入实用。美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员正在试验一种名为LLZO的... 详细信息

美国锂空气电池研究取得新进展锂空气电池被认为是比锂离子电池更安全、能量密度更高和续航时间更长的电池,它的开发已经持续了数十年,但因为性能不够稳定而无法投入实用。美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员正在试验一种名为LLZO的深红色陶瓷材料,目的是加快锂空气电池的实用化。橡树岭国家实验室研究人员马成(音译)说,传统锂离子电池已经达到极限,要进一步推动电池技术的发展,就需要采用一种全新的化学原理。"我们必须采用一种完全不同的技术,这就是锂空气电池。"马成指出,锂空气电池更适合应用

关键词：燃料电池技术能量密度能源橡树岭国家实验室能量浓度锂空气电池固体氧化物燃料电池 SOFC soec 美国能源部锂离子二次电池锂电池锂离子电池固体氧化物电解池电动车辆电动汽车新闻

LaFeO3和α-PbO2基氧化物作为新型固体氧化物电解池阴极材料的制备与性能研究

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LaFeO3和α-PbO2基氧化物作为新型固体氧化物电解池阴极材料的制...

作者：阮文吉西南大学

学位级别：硕士

由于全球环境的恶化和化石燃料能源的短缺,对可再生清洁能源的需求日益增加。固体氧化物电解池(soec)是一种能量转化装置,通过高温电解HO和CO,将电能直接转化为化学能,具有能源转换率高、环境友好等优点。本文主要针对新型α-PbO结构氧... 详细信息

由于全球环境的恶化和化石燃料能源的短缺,对可再生清洁能源的需求日益增加。固体氧化物电解池(soec)是一种能量转化装置,通过高温电解HO和CO,将电能直接转化为化学能,具有能源转换率高、环境友好等优点。本文主要针对新型α-PbO结构氧化物电极材料和钙钛矿结构氧化物电极材料作为soec阴极进行研究,通过离子掺杂来改善电极材料的化学稳定性,测试soec在无保护气氛下的相关性能并分析其机理。本文合成了钙钛矿LaFeO(ABO)基氧化物LaSrFeNiTiO来研究了B位掺杂一定量的Ni对电极材料的影响。当Ni含量为0%和20%时为单相钙钛矿氧化物。利用固相法合成LaSrFeTiO(LSFT)和LaSrFeNiTiO(LSFNT)电极材料。在800 ℃还原气氛中,LSFT和LSFNT原位出溶Fe和Fe-Ni纳米颗粒,其电导率分别为0.03 Scm和0.02 Scm。在-1.7 V外加电压下,LSFT和LSFNT阴极电池在800 ℃时直接电解HO的电流密度分别为-1.31 Acm和-1.23 Acm,极化电阻分别为0.05Ωcm和0.14Ωcm;电解纯CO得到的电流密度分别为-1.12 Acm和-0.59 Acm,极化电阻分别为0.08Ωcm和0.81Ωcm。金属纳米颗粒的原位溶出可以提高电极材料的电催化活性,本文中LSFNT原位溶出的纳米颗粒少于LSFT,在电解HO和CO测试中,LSFT表现出更好的催化性能和抗积碳性能。另一方面,在稳定非钙钛矿MnTiNbO(MT)基氧化物的Mn/Ti位置上掺杂30%和60%含量的Fe,通过高温固相法合成MT、FeMnTiNbO(FMT-03)和FeMnTiNbO(FMT-06)电极材料,对其结构、离子空位以及其他基本性能进行分析。在800 ℃还原气氛中,FMT-03具有更好的化学稳定性并保持α-PbO结构不变,FMT-06生成绝缘相(Fe,Mn)NbO。MT、FMT-03和FMT-06在800 ℃还原气氛中的电导率分别为0.08、0.20和0.80 Scm。结果显示,掺杂适量的Fe可以提高电极材料的电导率,而过量的Fe使电极材料的稳定性降低。在电解池模式下,MT、FMT-03和FMT-06电池在800 ℃时-1.6 V条件下电解25 ml·minHO-20 ml·min Ar的电流密度分别为-1.4、-1.6和-1.2 Acm,极化电阻分别为0.32、0.14和0.27Ωcm。同时,在-1.8 V电解电压下,MT、FMT-03和FMT-06电池在800 ℃直接电解纯CO显示出较高的电流密度和较低的极化电阻,电流密度分别达到了-0.81、-1.13和-0.24Acm,极化电阻分别为0.81、0.77和0.97Ωcm。在-1.6 V下直接电解Ar-83%HO长期稳定性测试中,MT电池电流密度为-1.69 Acm,FMT-03电池电流密度高达-1.84 Acm,FMT-06在1.5 h内快速衰减。此外,在-1.5 V下直接电解纯CO的稳定性测试中,MT在1.5 h内快速衰减;FMT-03缓慢下降且趋于稳定。FMT-03电池在电解模式下表现出较好的催化性能、稳定性和抗积碳性能。在本文研究中,与常用的钙钛矿结构的电极材料相比,新型α-PbO结构氧化物电极材料具有更好的高温电导率和化学稳定性,在同样条件下电解HO和CO,MT基氧化物电极材料表现出良好的催化活性、较小的极化电阻、较好的稳定性和抗积碳性能,无电化学性能衰减,说明新型α-PbO结构氧化物电极材料是一种具有潜力的soec阴极材料,可作为在无还原性气氛保护下直接电解HO和CO的soec阴极材料的候选材料。

关键词： soec LaFeO3基氧化物 α-PbO2结构氧化物 CO2电解水电解