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固体氧化物电解池的发展及研究现状
1
作者 李晓艳 李星 +4 位作者 魏甲明 付云枫 陈宋璇 王玮玮 刘召波 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第2期1-12,共12页
固体氧化物电解池(SOEC)可以高效、清洁地与可再生能源进行耦合并将其转化为化学能,是一种高效、环保的能量转化装置,但是存在长期运行性能衰减问题,这个问题也是固体氧化物电解水制氢实现大规模商业化的关键所在。本文简要介绍了SOEC... 固体氧化物电解池(SOEC)可以高效、清洁地与可再生能源进行耦合并将其转化为化学能,是一种高效、环保的能量转化装置,但是存在长期运行性能衰减问题,这个问题也是固体氧化物电解水制氢实现大规模商业化的关键所在。本文简要介绍了SOEC的发展历程、类别及其组成和运行原理;详细阐述了该项技术的优、缺点及运行成本;重点对SOEC性能衰减的因素进行了分析,SOEC的组成、运行模式、连接板材料及运行条件等是造成性能衰减的主要因素;最后通过论文和专利数量分析了固体氧化物电解池的研究现状和未来发展趋势,认为虽然固体氧化物燃料电池(SOFC)发展较为成熟,但迫于目前环境需求,为了充分利用清洁能源,降低碳排放,SOEC制氢技术的大规模商业化必然是未来行业的发展方向,目前SOEC性能的稳定及低成本制备是该技术发展面临的主要问题。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池(SOEC) 制氢技术 电解池性能 制备成本 固体氧化物燃料电池(SOFC) 储能电池 清洁能源
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金属支撑型固体氧化物电解池的3D建模与性能分析
2
作者 张梦茹 王恩华 +3 位作者 胡浩然 欧阳明高 王贺武 卢兰光 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-75,共7页
建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、... 建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、动量、能量控制方程与物质输运方程和电化学反应耦合建立多物理场分析模型.研究了设计的金属支撑型固体氧化物电解池的电化学工作性能,详细分析了电池内部的速度场、浓度场和温度场分布.结果表明,设计的金属支撑型固体氧化物电解池在650℃下,电流密度为2.4 A/cm^(2)时,电压损失为0.38 V,欧姆损失和极化损失分别占33.72%和66.28%.采用金属支撑对气体的输运仅有轻微的影响,但是整个电池内部的温度分布均匀性得到明显改善. 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 金属支撑 铈基电解质 多物理场模型 极化曲线
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电解铝CO_(2)资源化利用的隔膜电解池的设计
3
作者 宋文康 沈风霞 +3 位作者 吴帅 华雅鑫 张金忠 施锦 《化学研究》 CAS 2024年第2期140-146,共7页
将工业废气中的CO_(2)转化为高值化学品,创造经济效益,是CO_(2)高排放行业迫切需要解决的重大现实问题。然而,由于缺乏工业适用的电化学反应装置,研究工作一直未取得实质性突破。针对上述问题,提出了一种新型隔膜电解池,可以在阴极上将C... 将工业废气中的CO_(2)转化为高值化学品,创造经济效益,是CO_(2)高排放行业迫切需要解决的重大现实问题。然而,由于缺乏工业适用的电化学反应装置,研究工作一直未取得实质性突破。针对上述问题,提出了一种新型隔膜电解池,可以在阴极上将CO_(2)电还原为CO,在阳极上将HCl氧化成Cl_2,所得CO、Cl_2用于合成光气。通过这种方法,不仅可以实现CO_(2)减排,还可以解决含HCl工业废气综合利用问题。为了提高电解CO_(2)制CO的效率,采用无氰电镀法制备了三维流通型Ag/Cu多孔修饰电极,通过提高电极比表面积,增加活性位点,将阴极电流密度提高至46.3 mA/cm^(2),生成CO的法拉第效率稳定在92.52%。本项研究在电能储存和CO_(2)减排领域具有重要理论研究价值和工程应用前景。 展开更多
关键词 隔膜电解池 CO_(2)电还原 含HCl废气循环利用 多孔修饰电极
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微生物电解池改善垃圾焚烧渗沥液厌氧处理性能研究
4
作者 苏振兴 高严 +2 位作者 赵永志 孙德智 蔡思鑫 《给水排水》 CSCD 北大核心 2024年第2期45-51,共7页
垃圾焚烧渗沥液是一种含有多种污染组分的高浓污水,在渗沥液处理中常采用厌氧消化去除有机污染物。采用试验研究微生物电解池用于垃圾焚烧渗沥液处理的性能,试验结果表明:相比常规厌氧反应器,微生物电解池能够在更高的有机负荷下正常运... 垃圾焚烧渗沥液是一种含有多种污染组分的高浓污水,在渗沥液处理中常采用厌氧消化去除有机污染物。采用试验研究微生物电解池用于垃圾焚烧渗沥液处理的性能,试验结果表明:相比常规厌氧反应器,微生物电解池能够在更高的有机负荷下正常运行,具有更强的有机负荷耐受性和适应性;微生物电解池能够提高渗沥液中腐殖质等大分子难降解有机物的降解率,降低其在厌氧出水中的含量,有利于后续处理单元稳定运行;微生物电解池能够提高甲烷产量和甲烷产率,具有良好的能源回收潜能。 展开更多
关键词 垃圾焚烧渗沥液 微生物电解池 大分子难降解有机物 产甲烷
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质子交换膜电解池阳极钛基气体扩散层研究进展
5
作者 顾婷婷 张科 +4 位作者 张心周 刘阳 孙伟才 谭爱东 刘建国 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期365-376,共12页
气体扩散层在质子交换膜(PEM)水电解池中有着支撑膜组件、供给反应水、移除气体产物以及降低欧姆电阻的重要作用。PEM水电解池阳极区具有酸性、富氧且高电位的工作环境,对阳极区的气体扩散层具有严苛的要求。气体扩散层结构特性、导电... 气体扩散层在质子交换膜(PEM)水电解池中有着支撑膜组件、供给反应水、移除气体产物以及降低欧姆电阻的重要作用。PEM水电解池阳极区具有酸性、富氧且高电位的工作环境,对阳极区的气体扩散层具有严苛的要求。气体扩散层结构特性、导电性与耐腐蚀性是决定其电化学性能的关键。本文总结了可用于PEM电解池阳极气体扩散层的材料,简述了其结构特性对PEM电解池电化学性能的影响,分析了各种镀层材料在提高气体扩散层的导电性、耐腐蚀性以及电解池阳极氧析出反应(OER)性能方面的作用。最后,展望了气体扩散层在降低成本和提高电解池性能方面的研究趋势。 展开更多
关键词 质子交换膜水电解池 阳极气体扩散层 多孔钛 镀层材料
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微生物电解池催化CO_(2)电转化为甲烷:影响因素、电子传递和展望
6
作者 王佳懿 陆雪琴 甄广印 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期393-404,共12页
化石燃料作为能源供应的主要来源,燃烧导致大量CO_(2)的释放和温室效应,CO_(2)的捕获和再利用越来越受到人们的关注.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO_(2)再利用技术,可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合,将CO_(2)通过生物电化学作... 化石燃料作为能源供应的主要来源,燃烧导致大量CO_(2)的释放和温室效应,CO_(2)的捕获和再利用越来越受到人们的关注.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO_(2)再利用技术,可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合,将CO_(2)通过生物电化学作用回收为低碳燃料(如CH_(4)),从而实现CO_(2)固定和能量回收.尽管近年来MEC领域有较多研究,但仍然存在许多问题阻碍了该技术的规模化和产业化.本文梳理了CO_(2)电化学产甲烷的工作原理、性能影响的关键因素、生物阴极电活性功能微生物及其胞外电子传递机制、电催化耦合技术的最新研究进展,提出了MEC辅助CO_(2)电甲烷化技术的未来研究需求和挑战. 展开更多
关键词 微生物电解池(MEC) CO_(2)电甲烷化 阴极材料 电活性功能菌 胞外电子传递机制
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氯碱工业情境下的电化学项目式教学实践探究——以“原电池、电解池”课堂教学为例
7
作者 李媛媛 《化学教与学》 2024年第2期10-14,48,共6页
此项目式教学设计立足原电池与电解池的核心内容,通过创设氯碱工业这一真实情境,以实验室电解食盐水为切入点,为学生设计“如何提高其发电装置、电解装置的工作效率”项目式学习活动。教师以任务驱动课堂,学生运用原电池模型,分析单液... 此项目式教学设计立足原电池与电解池的核心内容,通过创设氯碱工业这一真实情境,以实验室电解食盐水为切入点,为学生设计“如何提高其发电装置、电解装置的工作效率”项目式学习活动。教师以任务驱动课堂,学生运用原电池模型,分析单液、双液、隔膜原电池,体会电池的进阶性发展。文章运用电解池模型,合理设计完善氯碱工业中的电解装置。学生构建电化学认知模型的同时感受到社会进步与化学发展息息相关。在此过程中,培养了学生的思维分析能力、实践能力和创新精神,实现了项目式教学在高中化学中的有效运用。 展开更多
关键词 项目式 原电池 电解池 氯碱工业
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基于蜂窝状流场结构电解池性能研究
8
作者 孙海林 郝亮 《建模与仿真》 2024年第1期377-386,共10页
质子交换膜电解水制氢技术在制氢领域有着广泛的发展前景,为深入研究该技术,文章使用商业软件Comsol Multiphysics建立一个考虑膜内水分输运的三维、两相、非等温全耦合质子交换膜电解池模型,以精确地描述电解池在实际运行中的传输反应... 质子交换膜电解水制氢技术在制氢领域有着广泛的发展前景,为深入研究该技术,文章使用商业软件Comsol Multiphysics建立一个考虑膜内水分输运的三维、两相、非等温全耦合质子交换膜电解池模型,以精确地描述电解池在实际运行中的传输反应性能。研究结果显示,虽然性能和直通道结构区别不大,但是高电压下膜具有更低的温度,这可以提高电解池高压运行下的寿命,并揭示了流量的电解池性能,温度水含量的影响。以及电解内部温度分布情况,最后分析了电解池内电解质电导率的变化趋势。 展开更多
关键词 仿生 电解池 多物理场
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多孔陶瓷支撑型管式固体氧化物电解池性能研究
9
作者 汪恒吉 陈文国 +4 位作者 全周益 赵凯 孙毅飞 陈旻 奥坚科·弗拉基米尔 《电化学（中英文）》 CAS 北大核心 2023年第12期24-30,共7页
固体氧化物电解池是一种新型能源转换技术,能实现间歇式能源到氢能的高效转化,为能源的有效利用提供了新途径。本文针对固体氧化物电解池金属镍基阴极支撑体在电解过程中的局部氧化以及由此引发的电池结构稳定性问题,提出了一种多孔氧... 固体氧化物电解池是一种新型能源转换技术,能实现间歇式能源到氢能的高效转化,为能源的有效利用提供了新途径。本文针对固体氧化物电解池金属镍基阴极支撑体在电解过程中的局部氧化以及由此引发的电池结构稳定性问题,提出了一种多孔氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ)支撑型管式固体氧化物电解池,其构型为多孔YSZ支撑体/Ni-YSZ燃料极电流收集层/Ni-YSZ燃料极电化学催化层/YSZ/Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)双层电解质层以及La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)空气电极,研究了造孔剂(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)的含量对多孔YSZ支撑体的孔隙率、孔径分布和支撑体机械强度的影响,考察了电解池在H_(2)O-H_(2)气氛中的电化学电解性能。研究结果表明,当PMMA含量为25wt.%时,电解池具有最优的综合力学性能和电解催化活性,在750°C的工作温度下,电解池的产氢气速率为3 mL•min^(–1)•cm^(–2),电解池在10次升降温热循环过程中电解性能衰减为~5%,表现出优良的电解稳定性。本研究结果验证了多孔YSZ支撑型管式电解池的应用可行性。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 多孔陶瓷支撑体 管式电解池 电化学电解
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高温固体氧化物电解池应用研究进展 被引量：2
10
作者 胡轶坤 曹军文 +3 位作者 张文强 于波 王建晨 陈靖 《发电技术》 CSCD 2023年第3期361-372,共12页
高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种能量转化效率高、反应速率快、应用场景广的新型高效电化学能量转化装置,在低成本绿氢制备、高附加值含碳化学品制备、氮氧化物处理、合成氨等领域具有广阔应用前景,有... 高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种能量转化效率高、反应速率快、应用场景广的新型高效电化学能量转化装置,在低成本绿氢制备、高附加值含碳化学品制备、氮氧化物处理、合成氨等领域具有广阔应用前景,有望在能源、化工、交通等领域的低碳化转型发挥重要作用。结合SOEC在制氢、制油、氮化物处理和制氨等领域的最新进展,对SOEC发展现状进行了系统归纳,并对未来发展需要重点关注的方向进行了展望。 展开更多
关键词 氢能 制氢 固体氧化物电解池(SOEC) 电化学 合成氨
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固体氧化物电解池制氢关键技术及产业化进展
11
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
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固体氧化物电解池电解水制氢效率影响因素数值分析
12
作者 靳壮杰 杨雁 +3 位作者 张伟 王红涛 张莉 曹军 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期20-24,61,共6页
常用电解水制氢技术包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢及固体氧化物电解水制氢3大类。SOEC(固体氧化物电解池)电解水制氢方法在电能消耗、制氢效率和能量利用率等方面相对其他2种电解水制氢方法具有一定的优势。基于固体氧化物... 常用电解水制氢技术包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢及固体氧化物电解水制氢3大类。SOEC(固体氧化物电解池)电解水制氢方法在电能消耗、制氢效率和能量利用率等方面相对其他2种电解水制氢方法具有一定的优势。基于固体氧化物电解池电解水制氢过程中的电化学、热力学和动力学理论,运用Aspen Plus软件建立了SOEC电解水制氢系统的热力学流程模型,与文献结果进行对比验证,分析电解反应温度、反应压力、阴极水蒸气的含量、阳极空气的流量和电流密度等因素对制氢系统电解电压和制氢效率的影响,并在多因素影响条件下进行寻优,得到最佳反应条件。研究内容对于进一步优化提升SOEC电解水制氢系统的制氢效率以及能量利用效率具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 固体氢化物电解池 制氢效率 模拟 电压
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相转化法在固体氧化物电解池中的研究及应用进展
13
作者 刘魁 张晓玉 +4 位作者 黄祖志 张广君 郑国柱 陈婷 王绍荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第4期639-650,共12页
固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)是一种高效制氢的电化学装置。和传统的碱性电解水制氢相比,SOEC制氢具有效率高、对环境友好等特点,越来越受到关注。传统的干压或者流延法等制备的多孔电极支撑体,需要添加造孔... 固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)是一种高效制氢的电化学装置。和传统的碱性电解水制氢相比,SOEC制氢具有效率高、对环境友好等特点,越来越受到关注。传统的干压或者流延法等制备的多孔电极支撑体,需要添加造孔剂来调节气体的传质,而通常造孔剂产生的孔径分布不均、排列无规则,阻碍了气体的传输,导致水蒸气转化效率较低。采用相转化技术可以制备规则有序的直通孔,将该技术应用在SOEC支撑电极上,制备的直通孔结构可以促进气体的传输,极大地降低电池的浓差极化,提高水蒸气的转化效率,以获得更高的产氢量。综述了相转化技术在固体氧化物电解池中的应用,并对其未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 相转化 固体氧化物电解池 传质
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固体氧化物电解池连接板La掺杂Mn-Co尖晶石涂层的制备及性能评价
14
作者 吴建迪 王强 +6 位作者 卢林 任衍伦 杨雁 孙兆松 郭土 王红涛 张莉 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第11期69-76,共8页
固体氧化物电解池的金属连接板长期处于中高温环境(600~800℃)中,表面氧化严重使得电解池内阻增大,且金属基体的Cr挥发导致电极的电化学活性降低,二者共同作用导致电解池性能衰减严重。针对上述问题,采用电泳沉积法在商用SUS430金属基... 固体氧化物电解池的金属连接板长期处于中高温环境(600~800℃)中,表面氧化严重使得电解池内阻增大,且金属基体的Cr挥发导致电极的电化学活性降低,二者共同作用导致电解池性能衰减严重。针对上述问题,采用电泳沉积法在商用SUS430金属基体上制备了Mn-Co涂层和Mn-Co-La涂层,再采用先后在中性气氛(950℃,N_(2))和氧化气氛(825℃,空气)条件下烧结的工艺,获得了牢固且致密的Mn-Co涂层和Mn-Co-La涂层。研究了烧结气氛和La元素掺杂对涂层性能的影响,分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、四探针电阻率测试仪测试了涂层的形貌、物相组成、元素分布、面比电阻。结果表明:通过电泳共沉积掺杂微量纳米La_(2)O_(3)制备的涂层的晶粒更加均匀、细化,有效抑制了高温N_(2)烧结过程中基体Fe-Cr的溢出。750℃下300 h的氧化循环试验结果表明,与基体相比,本工作提出的烧结工艺有利于提升涂层的抗氧化性能,且La掺杂的涂层性能更优。La元素的掺杂有效减缓了基体中的Cr挥发,面比电阻更低且稳定,提高了Mn-Co尖晶石涂层的抗高温氧化性能。 展开更多
关键词 Mn-Co尖晶石涂层 烧结工艺 LA掺杂 电泳沉积 固体氧化物电解池
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质子交换膜在燃料电池和水电解池中的应用
15
作者 付凤艳 张彦 +3 位作者 高志华 王晓红 李丽霞 张彦青 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期35-38,43,共5页
介绍了近年来质子交换膜的研究现状,质子交换膜在LT-PEMFCs、HT-PEMFCs和水电解池中的应用。包括应用于LT-PEMFCs的离聚物的性质,应用于HT-PEMFCs磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PA-PBI)的性质及改性方法,以及应用于PEMWEs的全氟磺酸型质子交换... 介绍了近年来质子交换膜的研究现状,质子交换膜在LT-PEMFCs、HT-PEMFCs和水电解池中的应用。包括应用于LT-PEMFCs的离聚物的性质,应用于HT-PEMFCs磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PA-PBI)的性质及改性方法,以及应用于PEMWEs的全氟磺酸型质子交换膜的种类及特点,最后总结了其发展趋势。 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池 水电解池
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整流器拓扑结构与电解特性对质子交换膜电解池比能耗影响
16
作者 董雁楠 李相俊 +3 位作者 韩子娇 高磊 马少华 姚鑫 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期4131-4141,共11页
整流器拓扑结构与电解特性是影响质子交换膜电解池(proton exchange membrane electrolysis cell,PEMEC)比能耗的主要因素。对此,考虑了电解特性中的电化学反应和电堆温度对电压模型的影响,建立了PEMEC电压灰箱模型。该模型用于研究不... 整流器拓扑结构与电解特性是影响质子交换膜电解池(proton exchange membrane electrolysis cell,PEMEC)比能耗的主要因素。对此,考虑了电解特性中的电化学反应和电堆温度对电压模型的影响,建立了PEMEC电压灰箱模型。该模型用于研究不同电堆温度、电网供电电压及电堆电流条件下,6脉波桥式、12脉波桥式与基于脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流型3种整流器拓扑结构及理想直流电源对PEMEC比能耗的影响。研究结果表明,相较于6脉波桥式和12脉波桥式整流器,PWM电流型整流器具有更低的电解池比能耗,并与理想直流电源条件下计算结果相近。电解池比能耗随着电堆温度的升高而减小,随着电网供电电压和电堆电流的升高而增大。研究为多种运行工况下不同整流器拓扑结构的电解池比能耗计算提供了有效途径。 展开更多
关键词 整流器拓扑结构 电解特性 质子交换膜电解池 比能耗 电堆温度
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不同碳源及电压对微生物电解池脱氮性能的影响
17
作者 石书银 张雨晴 +2 位作者 阮燕囡 徐苏云 刘洪波 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期87-94,共8页
在不同电压条件下,考察微生物电解池(MEC)对模拟沼液中不同碳源(乙酸、富里酸)和总氮的脱除效果,并分析其微生物群落结构变化。以乙酸为碳源,NO3--N几乎完全被去除,化学需氧量(COD)去除率稳定在72%左右;以富里酸为碳源,NO3--N和COD去除... 在不同电压条件下,考察微生物电解池(MEC)对模拟沼液中不同碳源(乙酸、富里酸)和总氮的脱除效果,并分析其微生物群落结构变化。以乙酸为碳源,NO3--N几乎完全被去除,化学需氧量(COD)去除率稳定在72%左右;以富里酸为碳源,NO3--N和COD去除率分别下降至40%~50%和50%~60%。比较而言,MEC在0.2~0.4 V电压条件下COD和总氮去除性能更稳定;在更高的电压(0.8 V)条件下,NO3--N的去除率最高上升至52%,但总氮去除率下降至(32.4±3.7)%。高通量测序结果显示,外加电压可以有效地提高微生物菌群抵抗底物负荷冲击的能力,并增加MEC反应器内的菌群特别是自养脱氮菌的多样性和丰度。其中,自养反硝化菌Thanuera的丰度由4.35%增长到7.65%;在以富里酸为碳源的MEC反应器中,多种厌氧脱氮细菌被激活富集,反硝化细菌Anaerolineae最大丰度为11.16%,厌氧氨氧化菌Planctomycetota的相对丰度由对照组的0.41%提升至1.59%。 展开更多
关键词 微生物电解池 微生物群落 沼液 富里酸 反硝化
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固体氧化物电解池材料发展现状与展望
18
作者 王傲雪 郭琳 +3 位作者 郑金玉 米万良 张盼盼 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期62-77,共16页
氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM... 氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM)和固体氧化物电解水技术(SOEC)等,其中SOEC效率高、无需使用贵金属催化剂,是高效大规模制氢的首选。SOEC在高温下运行,要求所用材料在高温下具有高导电性和稳定性等特点,同时不同部件所用材料应与热膨胀系数匹配、具有良好相容性,因此从材料方面总结了SOEC阴极、阳极、电解质3种关键部件的材料研究现状。目前阴极材料主要为金属陶瓷和钙钛矿型陶瓷2类材料,阴极高温高湿环境易导致金属陶瓷类材料失活,在长期运行中存在金属的氧化、损失、团聚等问题,因此讨论了制备复合电极、增加阻挡层、制备精细多孔结构等提高金属陶瓷材料稳定性的方法,简述了钙钛矿型陶瓷类材料存在的低催化活性等问题,并介绍了如掺杂过渡、金属原位溶出、负载活性金属纳米粒子等方法以提高材料性能;阳极材料主要为钙钛矿类材料,主要阐述了阳极运行中性能下降的因素,如长期运行过程中分层、裂纹等问题导致阳极材料长期稳定性较差,并讨论了增加阻挡层、循环操作、制备具有高电导率和催化活性的钙钛矿材料等方法,提高阳极稳定性;电解质材料主要由萤石型或钙钛矿类材料组成,重点介绍了制备高电导率材料、薄膜化工艺2种方案降低其阻抗。并对SOEC商业化现状进行介绍,SOEC目前还处于起步阶段,但随研究不断深入,其性能逐步提升,美国、欧盟等发达国家均在积极布局SOEC的商业化应用。最后结合材料发展现状对SOEC的商业化应用前景进行了讨论与展望。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 制氢 电极材料 电解质 高温电化学
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石墨基PTFE涂层阴极动态隔膜电解池产H_(2)O_(2)效能 被引量：1
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作者 徐丹 王康 +3 位作者 朱兆连 袁世宇 李牧遥 王海玲 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第3期269-275,共7页
采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H_(2)O_(2)性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明:动态隔膜电解... 采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H_(2)O_(2)性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明:动态隔膜电解池产H_(2)O_(2)的性能明显高于无隔膜或静态实验的方式。当PTFE乳液(质量分数60%)添加量为0.7 mL、电解液初始pH为3、电流密度为5 mA/cm^(2)、阴极电解液循环流量为0.3 L/min时,体系产H_(2)O_(2)效果最佳,反应180 min时的H_(2)O_(2)产量达到27.43 mg/(L·cm^(2)),此时的电流效率为72.09%,能耗为7.87 kW·h/kg。但是电极的重复使用性能不佳,连续使用5次后,180 min时的H_(2)O_(2)产量降至8.99 mg/(L·cm^(2))。 展开更多
关键词 阴极 H_(2)O_(2) 动态电解池 隔膜 聚四氟乙烯(PTFE)涂层 电解液
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固体氧化物电解池阳极材料研究进展
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作者 邹庚 冯炜程 +1 位作者 宋月锋 汪国雄 《电化学》 CAS 北大核心 2023年第2期14-28,共15页
近年来,固体氧化物电解池(SOEC)作为一种高效的电化学能量转换装置,由于其大电流密度、高法拉第效率和高能量效率受到广泛的关注。阳极析氧反应(OER)是SOEC中重要的电极反应,涉及四电子转移过程,反应动力学缓慢,在电解过程中阳极极化电... 近年来,固体氧化物电解池(SOEC)作为一种高效的电化学能量转换装置,由于其大电流密度、高法拉第效率和高能量效率受到广泛的关注。阳极析氧反应(OER)是SOEC中重要的电极反应,涉及四电子转移过程,反应动力学缓慢,在电解过程中阳极极化电阻较大且能耗高。因此,设计高效稳定的阳极材料对提高SOEC性能及推动SOEC实际应用至关重要。近年来,高性能阳极研究取得了一系列进展。在本综述中,重点介绍了CO_(2)和H_(2)O电解的反应机理,总结了不同类型阳极材料的物理化学和电化学性能,讨论了各种有效的阳极优化策略。此外,还对SOEC的未来研究进行了展望。这对阳极材料的发展和SOEC的实际应用有一定的指导意义。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 阳极材料 CO_(2)和/或H_(2)O电解 钙钛矿氧化物
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