混合固体电解槽系统 - 高效制氢的新策略 2016-12-19 01:10:16

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左起是UNY的能源与化学工程学院的Junyoung Kim,Guntae Kim教授和Ohhun Gwona

隶属于UNIST的联合研究小组推出了混合固体电解槽(Hybrid-SOEC)系统,该系统具有最高的氢气生产电化学性能

由于与其他水电解系统相比,该系统具有出色的性能,因此该系统作为一种具有成本效益和高效的氢气生产的新的有希望的选择而备受关注

这一突破由UNIST能源与化学工程学院的Guntae Kim教授领导,与韩国能源研究所(KIER)的Tak-Hyoung Lim教授和淑明女子大学的Jeeyoung Shin教授合作

固体氧化物电解槽(SOEC)由两个电极和电解质组成,它们都是固态的

它们非常需要作为氢生产的新候选者,因为它们不需要补充丢失的电解质,同时消除了腐蚀问题

此外,SOEC还可在相对较高的温度(700-1000°C)下运行,这有助于降低电能消耗

金教授和他的研究团队一直在寻求利用SOEC提高制氢能效的方法

在该研究中,研究团队已经展示了基于混合离子导电电解质的混合SOEC的新概念,允许在氢和空气电极上发生水电解

现有的SOEC电解质允许仅将氢或氧离子中的一种输送到另一电极

对于像输送氧离子的SOEC电解质那样的情况,在阳极发生水电解,这导致氢的产生

相反,输送氢离子的SOEC电解质导致在阴极处发生水电解,这导致氧的产生

在此,氢通过电解质传播到阳极

理论上,使用传输氢和氧离子的电解质,允许在电池的两侧产生两种电解产物,氢和氧

这可以大大提高产氢率

在研究中,研究小组注意控制电解质的性质

在这项研究中,金教授和他的研究小组报告了他们在探索基于混合离子导体的SOEC的新发现,该混合离子导体可以同时传输氧离子和质子,表示为混合SOEC

与文献中报道的其他SOEC和代表性水电解装置相比,所提出的系统需要较少的电力用于制氢,同时表现出优异的电化学性能和稳定性

此外,混合SOEC在60小时以上的连续运行中没有表现出可观察到的性能下降,这意味着用于制氢的稳健系统

由Guntae Kim教授于2016年9月开发的SOEC的经济影响

“通过控制氢离子导电电解质的驱动环境,可以实现两种离子通过的'混合离子导电电解质',”Junyoung Kim说

能源与化学工程博士课程,该研究的第一作者

“在首次引入该电解质的混合SOEC中,在两个电极处都发生水电解,这导致总氢产生显着增加

”具有优异电化学性质的层状钙钛矿被用作Hybrid-SOEC的电极

通过在混合离子导电电解质上添加优异的电极材料,可以提高电化学性能

结果,在700℃的电池电压为1.5V时,所产生的氢气的相应产率为1.9L /小时

这比现有的高效水电解槽高出四倍的制氢效率

出版物:Junyoung Kima等,“混合固体氧化物电解槽:高效制氢的新策略”,Nano Energy,2017; doi:10.1016 / j.nanoen.2017.11.074资料来源:蔚山国立科学技术研究所