国家自然科学基金(20803039)
- 作品数：4 被引量：14H指数：2
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- 高温固体氧化物电解池钙钛矿型氧电极材料Ba_xSr_(1-x)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)结构计算与性能研究被引量：1
- 2011年
- 研究和开发高性能的钙钛矿型混合电导氧化物是目前高温固体氧化物电解池(SOEC)氧电极材料研究的热点.选择BaxSr1-xCo0.8Fe0.2O3-δ系列材料,通过对材料的容差因子、关口半径、晶格自由体积等计算,以及对平均键能、B位离子的变价能力、催化活性等方面的分析,确定了A位最佳配比.对优化出的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ材料的电化学性能进行了研究,并与自制的La0.2Sr0.8MnO3(LSM)氧电极材料进行了比较.结果表明:850℃下阳极极化阻抗(ASR)仅为0.07Ωcm2,远低于LSM;将其应用于SOEC氧电极进行高温电解制氢试验,产氢速率为相同条件下LSM的2.3倍,说明将Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ用作SOEC阳极材料具有很好的应用前景.
- 张文强于波张平徐景明
- 关键词：氧电极钙钛矿
- 单体固体氧化物电解池极化损失分析及阴极微结构优化被引量：5
- 2011年
- 基于高温固体氧化物电解池(SOEC)的高温蒸汽电解(HTSE)制氢技术作为一种非常有前景的大规模核能制氢新方法,受到国际上的迅速关注.但如何控制电解模式下的极化能量损失和性能衰减是HTSE实用化的关键.本文通过在线电化学阻抗测试技术,研究了实际运行状态下的单体固体氧化物池(SOC)在电池模式和电解模式下的极化阻抗分布,阐述了SOEC与高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的差异,确定了SOEC氢电极支撑层水蒸气扩散过程极化损失大是制约电解池制氢性能提高的主要因素.在此基础上,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔剂对氢电极支撑层的微观结构进行了调整和优化.微结构优化后,氢电极材料的孔隙率提高了50%,孔隙为规则圆形,分布均匀,更利于气体扩散;电解电压1.3 V时,单位面积产氢率高达328.1 mL·cm-2·h-1(标准态),为改进前电解池的2倍,实现50 h以上连续稳定性运行.研究成果可为HTSE的实际应用提供一定的理论数据和技术基础.
- 于波刘明义张文强张平徐景明
- 关键词：固体氧化物电解池极化损失氢电极
- PMMA造孔剂对固体氧化物电解池制氢性能的影响被引量：2
- 2011年
- 针对目前常规高温固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料水蒸气扩散阻力大、极化能量损失高和稳定性差的不足,本研究采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔剂对SOEC阴极材料进行了微观结构调整和优化,以提高其电解过程制氢性能和耐候性.实验结果表明:采用PMMA造孔剂可以显著降低水蒸气的扩散阻力,提高SOEC的电解效率和制氢性能.当PMMA的添加量为10wt%时,阴极材料的孔隙率高达45%,孔形规整圆形,分布均匀,孔径约为10μm.微观结构改进后,阴极的电导率为6726 S/cm,运行稳定,具有较高的机械强度.当电解温度为850℃,电压1.3V时,与采用淀粉造孔剂的SOEC相比,采用PMMA造孔剂的SOEC在运行过程中水蒸气扩散阻抗降低50%,产氢率提高50%.
- 于波张文强梁明德张平徐景明
- 关键词：微观结构扩散
- 阴极支撑Ni-YSZ/YSZ/LSM-YSZ固体氧化物电解池制氢性能被引量：7
- 2009年
- 利用固体氧化物电解池（Solid oxide electrolysis cell，SOEC）在高温下电解水蒸气制氢，被认为是未来的大规模制氢方法之一。本文采用干压法和丝网印刷法制备了SOEC，考察了氢电极气氛和工作温度对SOEC电解性能的影响，测试了SOEC的稳定性。实验结果表明：氢电极进气中适宜的水蒸气含量为70％～80％；电解池在800，850和900℃，1．50V的产氢速率分别为89，163和243N·ml·cm^-1·h^-1；在900℃以0．33A·cm^-2恒流电解2h，电解电压的稳定值为0．98V，并且电解池运行稳定，无明显衰减。阻抗谱解析表明，电极过程是整个电解池电极反应的速度控制步骤。
- 梁明德于波文明芬陈靖徐景明翟玉春
- 关键词：固体氧化物电解池固体氧化物燃料电池制氢
