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Co-electrolysis of CO_2 and H_2O in high-temperature solid oxide electrolysis cells: Recent advance in cathodes 被引量:7
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作者 Xiaomin Zhang Yuefeng Song +1 位作者 Guoxiong Wang Xinhe Bao 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第5期839-853,共15页
Co-electrolysis of CO2and H2O using high-temperature solid oxide electrolysis cells(SOECs) into valuable chemicals has attracted great attentions recently due to the high conversion and energy efficiency,which provide... Co-electrolysis of CO2and H2O using high-temperature solid oxide electrolysis cells(SOECs) into valuable chemicals has attracted great attentions recently due to the high conversion and energy efficiency,which provides opportunities of reducing CO2emission, mitigating global warming and storing intermittent renewable energies. A single SOEC typically consists of an ion conducting electrolyte, an anode and a cathode where the co-electrolysis reaction takes place. The high operating temperature and difficult activated carbon-oxygen double-bond of CO2put forward strict requirements for SOEC cathode. Great efforts are being devoted to develop suitable cathode materials with high catalytic activity and excellent long-term stability for CO2/H2O electro-reduction. The so far cathode material development is the key point of this review and alternative strategies of high-performance cathode material preparation is proposed. Understanding the mechanism of CO2/H2O electro-reduction is beneficial to highly active cathode design and optimization. Thus the possible reaction mechanism is also discussed. Especially, a method in combination with electrochemical impedance spectroscopy(EIS) measurement, distribution functions of relaxation times(DRT) calculation, complex nonlinear least square(CNLS) fitting and operando ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy(APXPS) characterization is introduced to correctly disclose the reaction mechanism of CO2/H2O co-electrolysis. Finally, different reaction modes of the CO2/H2O coelectrolysis in SOECs are summarized to offer new strategies to enhance the CO2conversion. Otherwise,developing SOECs operating at 300-600 °C can integrate the electrochemical reduction and the Fischer-Tropsch reaction to convert the CO2/H2O into more valuable chemicals, which will be a new research direction in the future. 展开更多
关键词 SOECs co-electrolysis Carbon dioxide STEAM CATHODE
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基于相变材料的固体氧化物电解池热管理策略研究
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作者 张雪洁 费宇轩 +3 位作者 李昂 孙铭远 朱磊 黄震 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-8,共8页
为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的有效热管理,提出了基于相变材料(phase change material, PCM)的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM... 为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的有效热管理,提出了基于相变材料(phase change material, PCM)的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM的热管理策略对SOEC温度、电流密度和化学反应速率等的影响。结果表明:使用PCM进行热管理能够有效抑制波动电压输入下SOEC内部的温度波动,避免SOEC内部产生剧烈的温度变化,同时能够显著提升温度均匀性。在电压从1.34 V增加至1.50 V再降至1.10 V这一动态输入过程中,使用PCM能够使电解池的最大温度从1 205 K降至1 151 K,降低了4.48%,最小温度则从1 114 K增加到了1 142 K,增加了2.51%,SOEC温度均匀性最大可达90.13%。基于PCM的热管理策略有利于SOEC长期稳定运行。 展开更多
关键词 电制合成燃料 固体氧化物电解池 共电解 热管理 相变材料
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MOF-derived 1D CGO Cathode for Efficient Solid Oxide Electrolysis Cells
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作者 TIAN Jiayu SUN Qi +5 位作者 LIU Pei DAI Jiuyi CAI Yezheng XU Miao YE Tian-Nan CHEN Jie-Sheng 《Chemical Research in Chinese Universities》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期737-746,共10页
Solid oxide electrolysis cells(SOECs)provide a promising way for converting renewable energy into chemical fuels.Traditionally,NiO/CGO(nickel-gadolinium doped ceria)cermet has shown its excellent properties in ionic a... Solid oxide electrolysis cells(SOECs)provide a promising way for converting renewable energy into chemical fuels.Traditionally,NiO/CGO(nickel-gadolinium doped ceria)cermet has shown its excellent properties in ionic and electronic conductivity under reducing conditions.Herein,we developed a novel 1D NiO/CGO cathode through a cerium metal-organic framework(MOF)derived process.The cathode’s 1D nanostructure integrated with a microchannel scaffold facilitates enhanced mass transport,providing vertically aligned pathways for CO_(2)and H_(2)O diffusion.Additionally,the 1D framework increases the number of interfacial sites and reduces ion diffusion distances,thereby simplifying electron/ion transport.Consequently,this advanced cathode achieved a significant breakthrough in SOEC performance,maintaining efficient CO_(2)and H_(2)O electrolysis at an extraordinary current density of 1.41 A/cm^(2)at 1.5 V and excellent stability over 24 h at 850℃.The enhanced performance of this newly developed cathode not only achieves a remarkable 100%improvement compared to those of NiO/CGO cathodes with varying geometrical configurations but also surpasses those of commercial NiO/CGO catalysts by an outstanding 40%when tested under identical conditions.The development of the 1D NiO/CGO enhances the efficiency and durability of ceramic cathodes for CO_(2)and H_(2)O co-electrolysis in SOECs and improves the scalability and effectiveness of SOECs in renewable energy applications. 展开更多
关键词 Cerium metal-organic framework One-dimensional structure Gadolinium doped ceria co_(2)activation co-electrolysis
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H_2O/CO_2 co-electrolysis in solid oxide electrolysis cells 被引量:4
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作者 Han Minfang Fan Hui Peng Suping 《Engineering Sciences》 EI 2014年第1期43-50,共8页
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 ... 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. 展开更多
关键词 SOEC H2O/co2 co-electrolysis SYNGAS electrolysis efficiency H2O electrolysis
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固体氧化物电解池(SOEC)共电解H_(2)O和CO_(2)的研究进展 被引量:2
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作者 王海龙 刘书贤 +3 位作者 王东 杨霞 邬兴园 敖乐 《当代化工研究》 2023年第2期20-23,共4页
面对碳减排任务及能源结构调整现状,介绍了固体氧化物电解池(SOEC)共电解水和二氧化碳的原理,总结了国内外对SOEC反应机理、材料开发和结构优化等方面的研究进展,分析了共电解技术直接制甲烷、制合成气及进一步制甲醇等工业燃料的工艺,... 面对碳减排任务及能源结构调整现状,介绍了固体氧化物电解池(SOEC)共电解水和二氧化碳的原理,总结了国内外对SOEC反应机理、材料开发和结构优化等方面的研究进展,分析了共电解技术直接制甲烷、制合成气及进一步制甲醇等工业燃料的工艺,指出了SOEC共电解的优势在于:高效、清洁、规模弹性、电化工综合能效高,可为可再生能源的转化和储存提供重要途径。我国现阶段在SOEC共电解技术领域应着力进行高性能电池堆的研制和集成。 展开更多
关键词 碳减排 进展 共电解
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CoxP@NiCo-LDH heteronanosheet arrays as efficient bifunctional electrocatalysts for co-generation of value-added formate and hydrogen with less-energy consumption 被引量:5
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作者 Mei Li Xiaohui Deng +6 位作者 Yue Liang Kun Xiang Dan Wu Bin Zhao Haipeng Yang Jing-Li Luo Xian-Zhu Fu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第11期314-323,共10页
The inefficiency of water splitting is mainly due to the sluggish anodic water oxidation reaction. Replacing water oxidation with thermodynamically more favorable selective methanol oxidation reaction and developing r... The inefficiency of water splitting is mainly due to the sluggish anodic water oxidation reaction. Replacing water oxidation with thermodynamically more favorable selective methanol oxidation reaction and developing robust bifunctional electrocatalysts are of great significance. Herein, a hierarchical heteronanostructure with Ni–Co layered double hydroxide(LDH) ultrathin nanosheets coated on cobalt phosphide nanosheets arrays(CoxP@NiCo-LDH) are fabricated and used for co-electrolysis of methanol/water to co-produce value-added formate and hydrogen with saving energy. Benefiting from the fast charge transfer introduced by phosphide nanoarrays, the synergy in nanosheets catalysts with hetero-interface,CoxP@NiCo-LDH/Ni foam(NF) exhibits superior electrocatalytic performance(10 mA cm-2@ 1.24 V and-0.10 V for methanol selective oxidation and hydrogen evolution reaction, respectively). Furthermore,CoxP@NiCo-LDH/NF-based symmetric two-electrode electrolyzer drives a current density of 10 m A cm-2 with a low cell voltage of only 1.43 V and the Faradaic efficiency towards the generation of formate and H2 are close to 100% in the tested range of current density(from 40 to 200 m A cm-2). This work highlights the positive effect of hetero-interaction in the design of more efficient eletrocatalysts and might guide the way towards facile upgrading of alcohols and energy-saving electrolytic H2 co-generation. 展开更多
关键词 cobalt phosphide Bifunctional electrocatalysts Selective methanol oxidation H2 evolution reaction co-electrolysis
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碳纤维纸负载CuSnBi复合电极催化材料的制备及其CO_(2)与水共电解制氧性能
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作者 谢杭新 杨帅鹏 +3 位作者 王春来 张香梅 刘茜 吕丽 《防化研究》 2023年第2期33-39,共7页
氧气供应和CO_(2)消除对于密闭空间内工作人员的生命安全与工作效能至关重要。虽然在电力供应充足的情况下电解水制氧技术优势明显,但反应生成的氢气存在安全隐患。本研究探讨了一种CO_(2)与水共电解制氧模式。该模式通过阴极将CO_(2)... 氧气供应和CO_(2)消除对于密闭空间内工作人员的生命安全与工作效能至关重要。虽然在电力供应充足的情况下电解水制氧技术优势明显,但反应生成的氢气存在安全隐患。本研究探讨了一种CO_(2)与水共电解制氧模式。该模式通过阴极将CO_(2)还原为甲酸,通过阳极生成纯氧,同时实现了CO_(2)的消除和氧气供应,并有效抑制了析氢反应发生。采用电沉积法在碳纤维纸上制备了CuSnBi催化材料作为共电解体系的阴极,甲酸的法拉第效率高达97.6%,电流密度高达41.5 mA·cm^(−2)。同时,单位面积电极产氧速率为2 mL·min^(−1)·cm^(−2)。据此可推算,20 cm×10 cm电极的产氧速率可达24 L·h^(−1)。与水电解制氧技术相比,CO_(2)与水共电解制氧优势明显,是一种极具应用潜力的密闭空间制氧技术。 展开更多
关键词 共电解 制氧 CuSnBi 催化
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固体氧化物电解池H_2O-CO_2共电解制取烃类燃料反应特性研究 被引量:3
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作者 匡佳雯 史翊翔 +2 位作者 蔡宁生 王洪建 李汶颖 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第17期31-35,140,共5页
固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cells,SOEC)共电解H2O-CO2是减少CO2排放和进行可再生能源转化储存的潜在有效途径之一。该文开展了SOEC共电解H2O-CO2实验研究,在产物中发现甲烷气体生成。不同原料气配比条件下的共电解实... 固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cells,SOEC)共电解H2O-CO2是减少CO2排放和进行可再生能源转化储存的潜在有效途径之一。该文开展了SOEC共电解H2O-CO2实验研究,在产物中发现甲烷气体生成。不同原料气配比条件下的共电解实验结果表明,SOEC共电解H2O-CO2电化学性能介于电解水蒸气和电解CO2之间。增加工作电压和反应气体中CO2的分压有利于提高产物中CH4的浓度,逆向水气变换反应是CO生成的主要途径。与H2-CO在SOEC阴极的反应产物组成相比,H2O-CO2共电解产物中H2浓度非常低,据此推测产物CH4主要由H2O和CO2在Ni催化剂表面原位电化学转化生成。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 共电解 电化学特性 甲烷
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电化学合成纳米材料和小分子材料在电解制氢领域的应用 被引量:1
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作者 魏家祺 陈晓东 李述周 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期20-50,共31页
氢气是一种清洁、高效、可再生的新型能源,并且是未来碳中和能源供应中最具潜力的化石燃料替代品。因此,可持续氢能源制造具有极大的吸引力与迫切的需求,尤其是通过清洁、环保、零排放的电解水方法。然而,目前的电解水反应受到其缓慢的... 氢气是一种清洁、高效、可再生的新型能源,并且是未来碳中和能源供应中最具潜力的化石燃料替代品。因此,可持续氢能源制造具有极大的吸引力与迫切的需求,尤其是通过清洁、环保、零排放的电解水方法。然而,目前的电解水反应受到其缓慢的动力学以及低成本/能源效率的制约。在这些方面,电化学合成通过制造先进的电催化剂和提供更高效/增值的共电解替代品,为提高水电解的效率和效益提供了广阔的前景。它是一种环保、简单的通过电解或其他电化学操作,对从分子到纳米尺度的材料进行制造的方法。本文首先介绍了电化学合成的基本概念、设计方法以及常用方法。然后,总结了电化学合成技术在电解水领域的应用及进展。我们专注于电化学合成的纳米结构电催化剂以实现更高效的电解水制氢,以及小分子的电化学氧化以取代电解水制氢中的析氧共反应,实现更高效、增值的共电解制氢。我们系统地讨论了电化学合成条件与产物的关系,以启发未来的探索。最后,本文讨论了电化学合成在先进电解水以及其他能量转换和储存应用方面的挑战和前景。 展开更多
关键词 电化学合成 电解水 电催化剂 共电解 有机电合成 析氢反应
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商业化固体氧化物电解池原位还原二氧化碳和水蒸气研究 被引量:1
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作者 李青山 孙元娜 +2 位作者 杨丽梦 本德萍 张辉 《纺织高校基础科学学报》 CAS 2020年第1期21-25,共5页
为建立可再生能源与化学储能之间的联系,利用商业化固体氧化物电解池对二氧化碳和水蒸气进行原位还原,探讨该过程的可行性以及未来规模化集成的前景。组装了2单元固体氧化物电解池堆,分别测试其在“共电解”条件下的I-V曲线、电化学阻抗... 为建立可再生能源与化学储能之间的联系,利用商业化固体氧化物电解池对二氧化碳和水蒸气进行原位还原,探讨该过程的可行性以及未来规模化集成的前景。组装了2单元固体氧化物电解池堆,分别测试其在“共电解”条件下的I-V曲线、电化学阻抗谱(electrochemical impedaance sperctroscopy,EIS)、V-t曲线,并对电解后的微结构进行表征。结果显示:商业化电解池表现出优越的电化学性能与结构稳定性,并具有进一步规模化的潜力。同时密封材料、连接体和集流体的其他关键材料也具备较好的耐久性与一致性。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 共电解 原位还原 电解池堆
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Co-electrolysis toward value-added chemicals 被引量:1
11
作者 Lisong Chen Jianlin Shi 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第1期1-9,共9页
Current major electrocatalytic reactions,such as hydrogen evolution reaction,carbon dioxide reduction reaction,and nitrogen reduction reaction,focus on single-target chemical production,which suffers from strong compe... Current major electrocatalytic reactions,such as hydrogen evolution reaction,carbon dioxide reduction reaction,and nitrogen reduction reaction,focus on single-target chemical production,which suffers from strong competitive reactions at the same electrodes and/or high energy barrier reactions at the counterpart electrodes.The co-electrolysis of more than one kind,typically two kinds,of chemical precursors in one electrolytic system is therefore a highly attractive strategy for both energy input reduction and concurrent production of double value-added chemicals.Exciting progress has been achieved in this area recently,and a timely review on this specific topic will be highly desired.In this review,the reported co-electrolysis systems are classified into four categories:(1)agent sacrificing at one electrode promoting electrochemical precursor conversion at the other;(2)parallel electrochemical precursor conversions,i.e.,electrosyntheses,simultaneously at both sides;(3)electrochemical conversions of two precursors at both sides into one/the same product;(4)double/multiple electrochemical conversions at one side.The current challenges and future opportunities of co-electrolysis toward high value-added products are discussed at the end. 展开更多
关键词 co-electrolysis value-added chemicals ELECTROCATALYSTS
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固体氧化物电解池结构对其性能的影响研究 被引量:1
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作者 尹燕 杜迎梦 +2 位作者 焦魁 杜青 张国宾 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1171-1178,共8页
固体氧化物电解池(SOEC)能利用可再生能源发电电能高效地将水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳等燃料,同时具有高效、低成本、规模易控等优点,被认为是最有前景的储能方式.固体氧化物电解池结构变化会对电解池导电性能产生影响,同时,显... 固体氧化物电解池(SOEC)能利用可再生能源发电电能高效地将水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳等燃料,同时具有高效、低成本、规模易控等优点,被认为是最有前景的储能方式.固体氧化物电解池结构变化会对电解池导电性能产生影响,同时,显著影响电解池内部的气体传输和传热过程,对电解池性能优化十分重要.为探究结构组成对固体氧化物电解池性能的影响,本文建立了一个固体氧化物电解池共电解水和二氧化碳的三维模型,分析加入阳极气体扩散层(AGDL)和金属泡沫流场对电解池极化曲线、过电势和气体分布等的影响.分析结果表明:相比于没有AGDL的电解池,加入AGDL可以改善脊下气体在催化层和流道之间的传输,同时增大电子传输横截面积,从而减小可逆电压和欧姆过电势.随着AGDL厚度增加,电解池性能改善幅度逐渐变小.将普通流场替换成金属泡沫流场可通过改善流场和多孔电极的气体传输,降低电解电压和提高电解效率.增加阳极泡沫厚度可以在一定程度上改善SOEC性能.而两极均采用金属泡沫流场,由于阳极金属泡沫避免了脊下多孔介质中的氧气积聚,可以进一步提高电解池性能,但性能提升相对较小. 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 金属泡沫 气体扩散层 共电解 气体分布
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高温共电解H_2O/CO_2制备清洁燃料 被引量:10
13
作者 王振 于波 +2 位作者 张文强 陈靖 徐景明 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1229-1236,共8页
高温共电解(high temperature co-electrolysis,HTCE)H2O和CO2技术是一种很有前景的清洁燃料制备和CO2减排新技术。该技术可利用可再生能源或核能提供的电能和高温热,通过高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)将H2... 高温共电解(high temperature co-electrolysis,HTCE)H2O和CO2技术是一种很有前景的清洁燃料制备和CO2减排新技术。该技术可利用可再生能源或核能提供的电能和高温热,通过高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)将H2O和CO2共电解生产合成气(H2+CO),再将制备的合成气用于生产各种液态碳氢燃料。本文详细介绍了利用高温固体氧化物电解池共电解H2O和CO2制备合成燃料的基本原理、发展历程和目前世界各国的研究进展,对该技术的优势和特点进行了分析,并对该技术在关键材料、反应机理等方面存在的问题进行了总结和讨论,最后对其在新能源技术领域的应用前景作了展望。 展开更多
关键词 高温共电解 固体氧化物电解池 co2减排 清洁燃料
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Improving the performance of solid oxide electrolysis cell with gold nanoparticles-modified LSM-YSZ anode 被引量:5
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作者 Yuefeng Song Xiaomin Zhang +5 位作者 Yingjie Zhou Houfu Lv Qingxue Liu Weicheng Feng Guoxiong Wang Xinhe Bao 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第8期181-187,I0007,共8页
Gold, as the common current collector in solid oxide electrolysis cell(SOEC), is traditionally considered to be inert for oxygen evolution reaction at the anode of SOEC. Herein, gold nanoparticles were loaded onto con... Gold, as the common current collector in solid oxide electrolysis cell(SOEC), is traditionally considered to be inert for oxygen evolution reaction at the anode of SOEC. Herein, gold nanoparticles were loaded onto conventional strontium doped lanthanum manganite-yttria stabilized zirconia(LSM-YSZ) anode, which evidently improved the performance of oxygen evolution reaction at 800 °C. The current densities at 1.2 V and 1.4 V increased by 60.0% and 46.9%, respectively, after loading gold nanoparticles onto the LSM-YSZ anode. Physicochemical characterizations and electrochemical measurements suggested that the improved SOEC performance was attributed to the accelerated electron transfer of elementary process in anodic polarization reaction and the newly generated triple phase boundaries in gold nanoparticles-loaded LSMYSZ anode. 展开更多
关键词 Solid oxide electrolysis cell Oxygen evolution reaction Gold nanoparticles co2 electrolysis STRONTIUM doped LANTHANUM manganite-yttria stabilized zirconia
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固体氧化物电解池共电解H_2O/CO_2研究进展 被引量:4
15
作者 范慧 宋世栋 韩敏芳 《中国工程科学》 北大核心 2013年第2期107-112,共6页
固体氧化物电解池(SOEC)作为一种新的能源利用方式,可以将电能转化为化学能,具有高效、洁净、环保等优点。本文介绍了固体氧化物电解池的结构特点及其用于H2O/CO2的共电解制备H2和CO的工作原理,综述了固体氧化物电解池的组成形式,以及... 固体氧化物电解池(SOEC)作为一种新的能源利用方式,可以将电能转化为化学能,具有高效、洁净、环保等优点。本文介绍了固体氧化物电解池的结构特点及其用于H2O/CO2的共电解制备H2和CO的工作原理,综述了固体氧化物电解池的组成形式,以及单片电解池和电解池堆用于H2O/CO2共电解反应的国内外研究进展,并阐述了提高固体氧化物电解池共电解效率所亟需解决的问题。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 H2O co2共电解 合成气 电解效率 水电解
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开路状态下固体氧化物电解槽制备合成气的模型设计与验证
16
作者 高颖 张涛 +5 位作者 李青山 孙元娜 李植 王涛 王俊勃 刘江南 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第6期95-104,共10页
固体氧化物电解槽(SOEC)可将H_(2)O和CO_(2)通过共电解转化为合成气(H_(2)和CO),从而实现CO_(2)的捕集与利用。然而,除了电化学反应,反应气体在高温下的逆水汽反应(RWGS反应)对该过程也存在一定影响。为了探究RWGS反应在合成气制备中的... 固体氧化物电解槽(SOEC)可将H_(2)O和CO_(2)通过共电解转化为合成气(H_(2)和CO),从而实现CO_(2)的捕集与利用。然而,除了电化学反应,反应气体在高温下的逆水汽反应(RWGS反应)对该过程也存在一定影响。为了探究RWGS反应在合成气制备中的作用,建立了一种纽扣型SOEC在开路状态下制备合成气的二维模型,研究了开路状态下进气组分和操作温度对SOEC支撑层中RWGS反应的影响。将模型仿真结果与实验数据进行对比验证,确保了模型的可靠性。结果表明,入口气体中还原性气体H_(2)含量(物质的量分数,下同)是影响RWGS反应速率的首要因素,H_(2)含量越高,RWGS反应速率越快。当H_(2)含量为30%时,CO_(2)转化率在29%以上;当H_(2)含量为10%时,CO_(2)转化率仅为9%~10%。此外,在H_(2)含量一定的情况下,RWGS反应速率主要与CO_(2)含量呈正相关,在入口气体中提高CO_(2)或者H_(2)含量,可不同程度提高开路状态下的CO_(2)转化率。更高的操作温度有利于RWGS反应更快进行,且在H_(2)含量一定的情况下,进气组分中CO_(2)含量越高,RWGS反应速率的变化率也越大。 展开更多
关键词 固体氧化物电解槽 共电解模型 逆水汽反应 合成气
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氧离子传导型固体氧化物电解池燃料电极的研究进展 被引量:2
17
作者 叶灵婷 谢奎 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期253-261,共9页
固体氧化物电解池可高效地电解H2O/CO2制备燃料,越来越受到人们的重视.本文对近年来在燃料电极(阴极)材料方面的研究进展进行了全面综述,指出各种阴极材料的优缺点及发展趋势,强调亟待解决的关键科学与技术问题.
关键词 固体氧化物电解池 燃料电极 水蒸气电解 二氧化碳电解 共电解
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固体氧化物电解池阴极材料的发展现状 被引量:3
18
作者 马征 刘超 +3 位作者 蒲江戈 陈星 周娟 王绍荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2019年第5期565-573,共9页
固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种将风能或太阳能等可再生能源的过剩电能高效转化为化学能的装置,其原理是目前被广泛研究的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的逆过程。SOEC主要由阴极(燃料... 固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种将风能或太阳能等可再生能源的过剩电能高效转化为化学能的装置,其原理是目前被广泛研究的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的逆过程。SOEC主要由阴极(燃料电极)、阳极(氧电极)和电解质三部分组成。其中,阴极作为燃料气体电解/共电解的场所,其性能影响着SOEC的效率,所以对于SOEC阴极,除了要满足电极材料的一般要求,还需要在高温、高湿环境下保持良好的电催化活性。近年来,除了对传统Ni基阴极进行优化,钙钛矿结构的阴极由于具有更好的氧化还原稳定性,其研究工作也在快速开展。本文从电极微结构的优化、电解/共电解的不同掺杂比的新型材料的研究等方面概述了固体氧化物电解池阴极的发展现状。研究发现,具有良好耐久性和催化活性的阴极材料可以显著提升电池性能,提高SOEC的使用寿命。最后,对未来的研究工作提出了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 阴极 电解/共电解
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固体氧化物电解池共电解H_2O-CO_2的发展与应用研究 被引量:4
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作者 张磊 涂正凯 乔瑜 《可再生能源》 CAS 北大核心 2018年第10期1554-1560,共7页
以CO_2和H_2O为电解原料的共电解技术既可以发挥固体氧化物电解池(SOEC)的优势,又可以捕集、利用CO_2,将其转变为合成气(CO+H_2),实现碳在CO_2和合成气之间的中性循环,对环境保护有着重要的意义。共电解技术还能实现能源的高效存储以及... 以CO_2和H_2O为电解原料的共电解技术既可以发挥固体氧化物电解池(SOEC)的优势,又可以捕集、利用CO_2,将其转变为合成气(CO+H_2),实现碳在CO_2和合成气之间的中性循环,对环境保护有着重要的意义。共电解技术还能实现能源的高效存储以及可再生能源向液体碳氢燃料的转变,在未来能源系统中将会扮演重要角色。文章对SOEC共电解技术的基本原理、材料、研究历程和各国的研究现状等方面进行分析和介绍,特别对共电解技术在能源领域的系统化应用研究做了总结,并对其在能源系统的应用做了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 高温共电解技术 能源系统
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La/Ni共掺杂SrTi_(0.35)Fe_(0.65)O_(3-δ)对称电极用于SOEC共电解H_(2)O/CO_(2)研究 被引量:2
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作者 韩倩雯 张琨 +1 位作者 陈晓阳 朱腾龙 《综合智慧能源》 CAS 2022年第8期43-49,共7页
通过固体氧化物电解池(SOEC)电解水蒸气制氢及共电解H_(2)O/CO_(2)生产合成气是拓展可再生能源应用、促进化学工业绿色低碳转型的重要技术路线。面向SOEC对高性能、稳定电极的需求,采用La/Ni共掺杂SrTi_(0.35)Fe_(0.65)O_(3-δ)的电极策... 通过固体氧化物电解池(SOEC)电解水蒸气制氢及共电解H_(2)O/CO_(2)生产合成气是拓展可再生能源应用、促进化学工业绿色低碳转型的重要技术路线。面向SOEC对高性能、稳定电极的需求,采用La/Ni共掺杂SrTi_(0.35)Fe_(0.65)O_(3-δ)的电极策略,设计并制备了La_(0.1)Sr_(0.8)5Ti_(0.35)Fe_(0.6)Ni_(0.05O_(3)(LSTFN),并将其同时作为SOEC的氢电极和氧电极。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量分散光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法,对LSTFN电极结构组成及微观形貌演化进行研究,并考察了单电池共电解H_(2)O/CO_(2)性能和可逆运行稳定性。结果表明,在还原气氛中,LSTFN氢电极表面原位析出了纳米Ni-Fe合金颗粒,并在含水和含碳复杂气氛中稳定存在;在800℃,10%H_(2)保护气和1.8 V的条件下(H_(2)/H_(2)O/CO_(2)=10∶45∶45),LSTFN的共电解电流达到了1.8 A/cm^(2),并在发电/电解可逆条件下稳定运行,表现出良好的应用前景。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 co_(2)/H_(2)O共电解 对称电极 SrTi_(0.35)Fe_(0.65)O_(3-δ) 绿色低碳转型 制氢 钙钛矿 可再生能源
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