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在氢气生产中具有最高的电化学性能

2019-03-09 09:24:37
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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具有优异的性能,所提出的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)由两个电极和均为固态的电解质组成。它们非常需要作为氢气生产的新型候选物,因为它们不需要补充损失的电解质,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Hybrid-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。这里,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,可以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,该混合离子导体同时可以输送氧离子和质子,这被称为混合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。

斗地主手机版“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“,”该研究的第一作者,能源与化学工程博士项目Junyoung Kim说。“在最初引入这种电解质的Hybrid-SOEC中,两个电极都发生水电解,导致总氢产量显着增加。”

将具有优异电化学性能的层状钙钛矿用作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,相应的氢气产率为1.9L /小时。这比现有的高效水电解槽高出四倍的制氢效率。

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