固体氧化物电解水制氢系统效率

电解水与高效清洁一次能源耦合制氢,是理想的大规模制氢技术。该文建立了电解水制氢系统效率评估模型,并通过该模型对碱性、固体聚合物电解池(SPE)及固体氧化物电解池(SOEC)制氢系统总制氢效率进行了计算与分析。碱性制氢系统电解效率与总制氢效率均较低,分别为56%和25%;SPE制氢系统电解效率虽有提高约76%,但其总制氢效率仍较低约35%;而SOEC制氢系统电解效率可达90%以上,总制氢效率高达55%,分别是SPE与碱性制氢系统的1.5和2倍。高温气冷堆耦合的SOEC电解制氢系统是目前已知总制氢效率最高的大规模制氢系统。     

固体氧化物燃料电池的原理及研究进展

概述固体氧化物燃料电池（SOFC）的原理,综述了ZrO2基固体电解质型燃料电池的研究进展状况,提出了一些有待解决的问题。     

固体氧化物燃料电池的系统结构及其研究进展

固体氧化物燃料电池是将燃料中的化学能直接转化为电能的电化学装置,具有高效率、零污染、超静音等特点.本文从原理入手介绍了固体氧化物燃料电池的系统结构和技术发展.     

固体氧化物燃料电池致密电解质薄膜制备技术

鉴于固体氧化物燃料电池(SOFC)在高温运行时存在的种种问题,电解质薄膜的厚度,降低其运行温度,是解决这些问题的重要途径.本文分别综述了目前常用的SOFC致密电解质薄膜的制备工艺,如化学法、物理法、陶瓷粉末法等,评述了它们的优缺点,并介绍了采用上述方法制备电解质薄膜的性能和用于电池研究的实验结果.     

固体氧化物燃料电池

论述了固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）,分析了固体氧化物燃料电池在电介质和电极材料面的性能和特点,介绍了固体氧化物燃料电池目前的应用和发展前景。     

固体氧化物燃料电池阳极材料综述

固体氧化物燃料电池是一种全固体结构的燃料电池,是当前新能源开发的主要方向之一.阳极做为燃气的电化学氧化场所对于电池性能发挥着至关重要的作用.     

固体氧化物燃料电池阴极的制作

稀土钙钛矿型氧化物是固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）研制中十分有应用前景的阴极材料，就这类材料的超细粉体制备、电阻率、热膨胀性等问题进行了讨论；采用浸渍涂覆和功能陶瓷烧结方法，在固体电解质ＺｒＯ２基体上形成了钙钛矿电极膜层；初步测试了它们的极化情况，提出过电位表达式的分解方法，获得特征值Ｉｃ，用来评价活化极化所占的比例和比较电极与电解质的性能；观察了它们作为氧浓差电池阴极的电势。     

固体氧化物燃料电池电解质用离子导体

固体氧化物燃料电池以其高的能量转换效率和清洁的发电而被广泛研究。其中电解质--离子导体材料是影响固体燃料电池的效率和热力学稳定性的关键。作为所期望的电解质材料应满足以下要求：（1）高的离子导电,（2）低的电子导电,（3）在使用条件-热力学稳定,（4）好的综合力学性能。在一些荧石相关结构和钙钛矿塑结构的氧化物中通过掺杂和取代形成氧空位可得到高的氧离子导电性。本文介绍了一些这类离子导体材料,并讨论了它们的特性。     

固体氧化物燃料电池的数学模型的建立及求解

固体氧化物燃料电池（SOFC）是继MCFC之后新一代的高温燃料电池,本文将建立SOFC系统物质平衡的数学模型及能量平衡的数学模型,并对模型进行计算与分析。     

混合电导钙钛矿材料高温电化学应用前沿

混合电导钙钛矿陶瓷材料可广泛应用于固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池和透氧膜等高温电化学器件,在能源转化、利用及存储领域展现出诱人的应用前景。综述了混合电导钙钛矿材料的结构、性质及应用现状,总结了现阶段研究的热点难点问题,并展望了未来发展趋势。     

Design of optimum solid oxide membrane electrolysis cells for metals production

Oxide to metal conversion is one of the most energy-intensive steps in the value chain for metals production. Solid oxide membrane (SOM) electrolysis process provides a general route for directly reducing various metal oxides to their respective metals, alloys, or intermetallics. Because of its lower energy use and ability to use inert anode resulting in zero carbon emission, SOM electrolysis process emerges as a promising technology that can replace the state-of-the-art metals production processes. In this paper, a careful study of the SOM electrolysis process using equivalent DC circuit modeling is performed and correlated to the experimental results. A discussion on relative importance of each resistive element in the circuit and on possible ways of lowering the rate-limiting resistive elements provides a generic guideline for designing optimum SOM electrolysis cells.     

阳极支撑型固体氧化物燃料电池电化学数值分析

根据阳极支撑平板型固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的工作原理,建立了SOFC的三维热流电化学模型,研究燃料电池进气方式、进气速率、燃料气组成对其温度场、燃料利用率以及电池性能的影响.结果表明,相比于反向进气方式,采用同向进气,电池温度分布更均匀,热应力更小;适当提高阴极侧空气进气速率会降低电池平均温度和热应力,同时也有利于提高电池功率密度和燃料利用率;增加燃料气的进气摩尔分数,反应速率、系统温度梯度和功率密度随之加大,由于温度梯度的增大最终导致热应力增加.     

固体氧化物燃料电池-温差热电混合系统的性能优化

本文建立了一类不可逆固体氧化物燃料电池(SOFC)与半导体温差热电发电器(TEG)的混合发电系统模型,基于非平衡态热力学理论,导出混合系统一些重要性能参数诸如输出功率、效率和最小电流密度等的一般表达式,分析系统的性能特性和优化性能,给出系统在最大输出功率或最大效率时的优化条件,确定系统一些重要性能参数的优化工作区域,详细讨论系统的一些主要不可逆性对系统优化性能的影响,得到一些有意义的新结论.所得结果可为实际混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据.     

H2O/CO2 co-electrolysis in solid oxide electrolysis cells

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 CO2 to generate syngas was reviewed. The recent development of high temperature H2O/CO2 co-electrolysis from solid oxide single electrolysis cell was introduced. Also investigated was H2O/CO2 co-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 % H2 and 34.4 % CO2 inlet 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.     

Electrolyte materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) directly convert chemical energy that is stored in a wide range of fuels into direct current electricity, with high efficiency and low emissions, via a series of electrochemical reactions at elevated operating temperatures (generally 400–1000 °C). During such an energy conversion process, the properties of electrolyte materials determine the working principle and operating temperature of the SOFC. When considering the cost and stability, lowering the operating temperature is critical, and this has become one of the developing trends in SOFC research. The key point for realizing a reduction in operating temperature is to maintain low ohmic resistance of the electrolyte and low polarization resistance of the electrodes. In practice, the mechanical and chemical stability of the electrolyte is also a big concern. According to their differences in ion conduction mechanisms, there are three main types of electrolyte material available, namely, oxygen ion-conducting, proton-conducting, and dual ion-conducting electrolytes. In this review, we give a comprehensive summary of the recent advances in the development of these three types of electrolyte material for intermediate-temperature SOFCs. Both conductivity and stability are emphasized. In conclusion, the current challenges and future development prospects are discussed.     

燃料电池阳极材料的物理机械性能研究

以NiO和钐掺杂氧化铈(SDC)为原料,通过粉末冶金工艺制备出用于燃料电池的NiO/SDC阳极烧结体和Ni/SDC阳极材料,并测试了其孔隙率、孔径分布及电导率等物理机械性能。结果表明,NiO/SDC阳极材料性能依赖于其制备工艺和原料粉体性能,为获得具有良好综合性能的燃料电池阳极材料,必须对原料粉体及烧结工艺参数进行优化设计。     

固体氧化物燃料电池系统仿真分析与控制

固体氧化物燃料电池（SOFC）系统是一个非线性、多变量和强耦合的系统,很难用传统的建模方法来建立。本文基于BP神经网络的方法,利用MATLAB/Simulink平台构建SOFC系统模型,并在该模型的基础上增加PID控制,实现了闭环控制系统的分析。实验结果表明,该模型预测精度高,由预测模型得出的温度数据与实际数据的绝对误差为0.011%,增加的PID控制算法具有很强的抗干扰能力。     

基于ABC-SVM模型的固体氧化物燃料电池预测控制仿真研究

为了满足直流负载电压的稳定性及固体氧化物燃料电池（SOFC）的耐用性和安全性的要求,设计了两个控制回路分别对SOFC的输出电压和燃料利用率进行控制。通过设计一个简单的控制回路来使燃料利用率保持在恒定值,并在此基础上开发了一个非线性模型预测控制器以控制SOFC的输出电压。该非线性模型预测控制器基于改进的支持向量机（SVM）预测模型,首先利用Lipschitz quotients准则确定SVM预测模型的结构,然后通过人工蜂群算法（ABC）优化SVM参数。仿真结果表明,所提的基于ABC-SVM模型的SOFC预测控制算法可以很好地跟踪电压设定值,证明了ABC-SVM模型在SOFC非线性动态建模中的有效性。