石墨烯复合膜制备工艺及其对氕氚的分离研究 被引量：1

1

作者 刘玉昆 黄群英 +1 位作者 柳伟平 周勋 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期189-193,200,共6页

采用真空热压和热释胶转移-热压法2种工艺制备了石墨烯复合膜,同时利用其开展了氚水富集的实验研究。结果表明,真空热压工艺热压温度过高将导致复合膜的质子传导性能衰减,且大面积石墨烯转移成功率低;而热释胶转移-热压法工艺可灵活制... 采用真空热压和热释胶转移-热压法2种工艺制备了石墨烯复合膜,同时利用其开展了氚水富集的实验研究。结果表明,真空热压工艺热压温度过高将导致复合膜的质子传导性能衰减,且大面积石墨烯转移成功率低;而热释胶转移-热压法工艺可灵活制备不同尺寸的复合膜,且复合膜性能较为稳定。在此基础上,利用热释胶转移-热压法成功制备了反应面积为2 cm×2 cm的石墨烯复合膜,利用复合膜对比活度为3.51×10^(5)Bq/L的氚水进行电解富集实验,氕氚分离系数可达10.45。 展开更多

关键词 石墨烯 亚原子选择性 氕氚分离 固体电解池

下载PDF 职称材料

固体氧化物电解池La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)-Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)梯度型复合阴极制备及性能研究 被引量：7

2

作者 谢益林 孔江榕 +2 位作者 潘迪 刘欣楠 周涛 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1343-1351,共9页

在氧化和还原条件下具有稳定结构的La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)(LSCM)钙钛矿型氧化物是固体氧化物电解池(SOEC)高温水蒸气电解的重要阴极材料之一。为改进LSCM基阴极的催化活性,优化电极反应的三相界面,本研究通过LSCM... 在氧化和还原条件下具有稳定结构的La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)(LSCM)钙钛矿型氧化物是固体氧化物电解池(SOEC)高温水蒸气电解的重要阴极材料之一。为改进LSCM基阴极的催化活性,优化电极反应的三相界面,本研究通过LSCM与Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)(GDC)按照不同摩尔比组合成3层结构的梯度型复合阴极,并且在电极与电解质之间增加一层薄层的GDC缓冲层,增强电极与电解质的结合强度和化学相容性。构建三电极体系进行电化学测试,各电极分别在800℃,4%H_(2)O/H_(2)和4%H_(2)O/N_(2)环境中,开路电压状态下进行电化学阻抗谱测试,并根据等效电路将测试结果进行拟合。根据拟合结果研究阴极在还原和非还原性条件下电极反应过程的极化阻抗和控制步骤。当梯度型复合阴极中LSCM与GDC在第1~3层的摩尔比分别为40∶60,60∶40,80∶20时,电极在还原和非还原性气氛下具有较低的欧姆电阻和电极反应极化电阻,在4%H_(2)O/H_(2)环境下的欧姆阻抗R_(0)和极化阻抗R_(p1),R_(p2),R_(p3)分别为1.06,0.13,0.057,0.0082Ω·cm^(2),在4%H_(2)O/N_(2)环境下的欧姆阻抗R_(0)和极化阻抗R_(p1),R_(p2),R_(p3)分别为1.71,0.47,0.048,0.83Ω·cm^(2),因此电极具有较高的电子-离子电导率和较大的三相界面。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 高温水蒸气电解 梯度阴极 陶瓷材料

原文传递

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：2

3

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

下载PDF 职称材料

固体氧化物电解池制氢关键技术及产业化进展 被引量：4

4

作者 张俊杰 孙旺 +3 位作者 高啸天 乔金硕 王振华 孙克宁 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4749-4763,共15页

随着双碳目标和能源革命的持续推进,氢能作为重要的清洁能源受到广泛关注。在众多的制氢途径中,固体氧化物电解池(solid oxide electrolytic cell,SOEC)电解水制氢被认为是最有前景的制氢途径之一。为更好地服务SOEC电解水制氢的产业化... 随着双碳目标和能源革命的持续推进,氢能作为重要的清洁能源受到广泛关注。在众多的制氢途径中,固体氧化物电解池(solid oxide electrolytic cell,SOEC)电解水制氢被认为是最有前景的制氢途径之一。为更好地服务SOEC电解水制氢的产业化发展,对SOEC技术的研究现状和面临的挑战进行了系统梳理。虽然SOEC电解水制氢具有制氢效率高、环境污染小、余热高效利用等优点,但在长时间稳定运行和大规模集成上还有许多难点问题亟需解决,目前国内SOEC产业化尚在起步阶段,与国外发展水平还有一定的差距。提升材料的稳定性、优化系统控制是SOEC技术的重点发展方向。此外,加快SOEC产业化进程还需要协同发展上下游产业链,进一步降低制备成本。随着技术的成熟,SOEC有望在化工、分布式能源等领域获得广泛的应用。 展开更多

关键词 电解 制氢 固体氧化物电解池 电极材料 系统 产业化进展

下载PDF 职称材料

基于氢储能的煤电机组灵活性改造方案研究

5

作者 王林 刘晓莎 +2 位作者 胡平 李昭 张鹏 《工业加热》 CAS 2024年第4期63-67,共5页

现有的煤电机组灵活性改造方案,聚焦局部与短期,难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的长期寿命折损与安全风险。为提高煤电机组参与电力市场辅助服务的安全性与经济性,提出建立基于氢储能系统的煤电机组系统级灵活性改造方案。分析... 现有的煤电机组灵活性改造方案,聚焦局部与短期,难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的长期寿命折损与安全风险。为提高煤电机组参与电力市场辅助服务的安全性与经济性,提出建立基于氢储能系统的煤电机组系统级灵活性改造方案。分析了现有制氢路线,认为固体氧化物电解槽路线与煤电机组结合度高,且具有辅助煤电机组削减碳排放、提升经营收益的综合优点。以某国产1000 MW超超临界二次再热燃煤机组为应用对象,提出了氢储能系统与煤电机组的可行性结合方案。相关研究成果对于开发新型系统级的安全、健康经济的煤电灵活性提升改造方案具有参考意义。 展开更多

关键词 氢储能 固体氧化物电解槽 煤电机组 灵活性 安全健康

下载PDF 职称材料

A位缺陷型La_(6)Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)材料的制备及电解CO_(2)性能

6

作者 常宏 牛佳春 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第12期4649-4656,共8页

为了进一步提高La_(0.7)Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(LSCrF)基钙钛矿型氧化物的催化活性,在LSCrF材料的A位引入非化学计量缺陷,制备了A位缺陷型La0.6Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(A-LSCrF),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子... 为了进一步提高La_(0.7)Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(LSCrF)基钙钛矿型氧化物的催化活性,在LSCrF材料的A位引入非化学计量缺陷,制备了A位缺陷型La0.6Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(A-LSCrF),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔隙度分析(BET)、热重分析(TGA)以及电化学测试等综合表征技术,探究了材料的物理化学性质及电化学性能。结果表明,A-LSCrF样品粉体颗粒均匀,比表面积和平均孔径分别为1.70 m^(2)·g^(-1)和14.08 nm,且在工作条件下会产生更多氧空穴,这有利于提高A-LSCrF的催化活性。在2.00 V时LSCrF基单电池的电流密度为0.73 A·cm^(-2),而A-LSCrF基单电池的电流密度可达1.38 A·cm^(-2)。以上结果说明A位引入非化学计量缺陷可以有效增加A-LSCrF氧空穴的浓度,从而提高A-LSCrF电解CO_(2)的性能。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 燃料极 A位缺陷 氧空穴 催化活性 电化学性能

下载PDF 职称材料

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

7

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

下载PDF 职称材料

质子导体固体电解池电解水制氢研究进展 被引量：3

8

作者 陈晗钰 周晓亮 +4 位作者 刘立敏 钱欣源 王宙 何非凡 绳阳 《综合智慧能源》 CAS 2022年第8期75-85,共11页

鉴于天然气、煤炭、石油等传统燃料燃烧面临的能源危机和环境挑战,发展新型可持续能源是我国实现“双碳”目标的必经之路。氢能因能量密度高、高效、清洁而备受瞩目。电解水制氢具有工艺简单、氢气纯度高等优点。在H2制备技术中,利用可... 鉴于天然气、煤炭、石油等传统燃料燃烧面临的能源危机和环境挑战,发展新型可持续能源是我国实现“双碳”目标的必经之路。氢能因能量密度高、高效、清洁而备受瞩目。电解水制氢具有工艺简单、氢气纯度高等优点。在H2制备技术中,利用可再生能源供能的固体氧化物电解槽(SOEC)因具有高效和环保的特点而备受关注。传统氧离子导体固体氧化物电解池(O-SOEC)的发展受到工作温度过高等问题的限制,质子传导型固体氧化物电解池(H-SOEC)具有明显优势。总结H-SOEC电解质、氢电极与空气电极的材料,分析了不同水电解制氢技术的效率及影响电解效率的因素。在已有研究的基础上,指出了H-SOEC发展中存在的问题,并展望了今后的研发方向。 展开更多

关键词 固体电解池 电解制氢 质子传导 储能 法拉第效率 新能源 碳中和 钙钛矿

下载PDF 职称材料

基于多金属掺杂的氧化铈阳极的甲烷协助电解水制氢研究 被引量：1

9

作者 冯华 章寒冰 +2 位作者 叶吉超 胡鑫威 徐永海 《化学试剂》 CAS 北大核心 2023年第11期65-70,共6页

采用甲烷协助电解水制氢可以显著降低固体氧化物电解池制氢电耗。从甲烷氧化活性和氧离子传导性的角度出发,采用一锅水解法制备了氧化锆和氧化钐掺杂的氧化铈阳极材料(Sm_(0.1)Zr_(0.1)Ce_(0.8)O_(2-x)),并同时一锅负载Ni、Co和Fe活性... 采用甲烷协助电解水制氢可以显著降低固体氧化物电解池制氢电耗。从甲烷氧化活性和氧离子传导性的角度出发,采用一锅水解法制备了氧化锆和氧化钐掺杂的氧化铈阳极材料(Sm_(0.1)Zr_(0.1)Ce_(0.8)O_(2-x)),并同时一锅负载Ni、Co和Fe活性金属。结果表明钐和锆的掺杂显著提高氧化铈的氧化活性,而Ni金属负载可以使甲烷完全转化温度降低75℃,良好的甲烷氧化活性可以实现甲烷气氛下更低的电解电压。不同负载金属的结果表明,具有良好甲烷氧化活性的Ni、Co负载Sm_(0.1)Zr_(0.1)Ce_(0.8)O_(2-x)在不同电流密度下均体现出甲烷协助电解水性能,低的欧姆阻抗和高频极化阻抗使Co负载的阳极具有更高的性能,电解电压低至0.37 V@250 mA/cm^(2);缺乏甲烷氧化活性的Fe负载Sm_(0.1)Zr_(0.1)Ce_(0.8)O_(2-x)具有良好的析氧性能,但缺乏甲烷辅助性能。具有甲烷氧化活性性能是实现甲烷协助电解水制氢的关键。 展开更多

关键词 氧化铈 金属掺杂 甲烷氧化 电解水制氢 固体氧化物电解池

下载PDF 职称材料

固体氧化物电解池关键材料及其海水电解研究进展 被引量：1

10

作者 李德胜 郭虎 +4 位作者 胡莹珍 何喜红 邱国兴 刘森辉 李成新 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2712-2726,共15页

固体氧化物电解池(SOEC)在本质上是固体氧化物燃料电池(SOFC)的逆向模式,通过电化学过程在电极侧实现氢气/碳氢燃料气体的析出,具有简单、灵活、低能耗等显著优势,能量转换效率高达85%~95%。作为目前极有望实现大规模高效制氢的先进电... 固体氧化物电解池(SOEC)在本质上是固体氧化物燃料电池(SOFC)的逆向模式,通过电化学过程在电极侧实现氢气/碳氢燃料气体的析出,具有简单、灵活、低能耗等显著优势,能量转换效率高达85%~95%。作为目前极有望实现大规模高效制氢的先进电化学能量转化装置,SOEC稳定性和寿命的提升,对实现中国能源结构调整、推进“双碳”目标进程具有重要意义。本文针对燃料电极、固态电解质、氧电极3大关键部件的材料选择、服役性能等研究现状展开了系统讨论,分别对其电流密度、电压衰减率、阻抗、电导率及产氢速率等性能参数进行了详细归纳。在此基础上,提出了SOEC技术在未来电解海水制氢中的应用潜力,并就复合电极等关键部件材料的发展进行了展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 制氢 燃料电极 电解质 氧电极

原文传递

用于风功率平抑的SOEC系统功率控制策略

11

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

下载PDF 职称材料

氢电双联供的火电机组全容量深度调峰方案研究 被引量：1

12

作者 刘道庆 杨涛 +1 位作者 黄凯 王林 《湖南邮电职业技术学院学报》 2024年第2期20-26,共7页

火电企业面临煤价高企带来的成本增加与新能源竞争带来的营收下降双重困境,开展技术改造提高深度调峰性能、丰富业务类型是火电厂未来生存与发展的关键。利用氢储能装置搭配调峰火电机组,构建低成本制氢与高效用氢产业链,在建立电化学... 火电企业面临煤价高企带来的成本增加与新能源竞争带来的营收下降双重困境,开展技术改造提高深度调峰性能、丰富业务类型是火电厂未来生存与发展的关键。利用氢储能装置搭配调峰火电机组,构建低成本制氢与高效用氢产业链,在建立电化学反应模型的基础上,利用Aspen模拟了工艺流程,计算得到氢火耦合系统能效达到50.15%,较常规电解水制氢调峰方案提高超过10%。研究结果表明,氢电双联供的火电机组能够为火电企业带来显著的经济效益。 展开更多

关键词 氢火耦合 SOEC 双联供

下载PDF 职称材料

中温SOEC氧电极材料La_(x)Sr_(1-x)-MnO_(3)性能的优化 被引量：3

13

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

下载PDF 职称材料

高温电解制氢系统热量综合利用设计

14

作者 张梦华 《化工设计》 CAS 2017年第5期28-31,共4页

利用ASPEN分析固体氧化物电解池进出口物料情况,同时结合物料易燃易爆特性,并考虑设备的经济可行性,经过换热方案比选,最终确定高温电解制氢系统的换热流程。为避免高温条件下发生氢脆或氢腐蚀,设备材质均选用不锈钢。

关键词 固体氧化物电解池(SOEC) 高温 电解 热量 氢脆

下载PDF 职称材料