于波
,
张文强
,
梁明德
,
张平
,
徐景明
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00807
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10 um. 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%.
关键词:
高温固体氧化物电解池
,
nuclear hydrogen production
,
microstructure modification
,
cathode support layer
,
diffusion
梁明德
,
于波
,
文明芬
,
翟玉春
稀有金属材料与工程
采用氨水沉淀原位合成法制备了NiO-YSZ(Y_2O_3稳定的ZrO_2)复合粉体,通过XRD、FESEM研究了溶液pH值对粉体性能的影响,并用干压法和丝网印刷法将氢电极分为支撑层(500 μm)、过渡层(20 μm)和功能层(10 μm)三层进行梯度化制备,采用YSZ/SDC双层电解质,通过共烧结技术将SDC(Sc掺杂CeO_2)(6 μm)作为YSZ(4 μm)电解质和Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_(3-δ)(BSCF,20 ìm)氧电极的隔离层.结果表明,合成NiO-YSZ复合粉体的最佳pH值为8.5,粉体呈泡沫状团聚,NiO的平均晶粒粒径为13 nm,产率为94.5%.850 ℃时制备的单体SOEC在70%、80%和90% 3种水蒸气含量的氢电极气氛下,电解池在1.5 V的产氢速率分别为266、381和558 N·mL/cm~2·h.在850 ℃、90%水蒸气含量的氢电极气氛下,以0.33 A/cm~2恒流电解1 h前、后的电解电压分别为1.09和1.16 V,电解池具备较好的稳定性.
关键词:
高温水蒸气电解制氢
,
固体氧化物电解池
,
Ni-YSZ
,
BSCF
,
SDC
于波
,
张文强
,
梁明德
,
张平
,
徐景明
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00807
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％.
关键词:
高温固体氧化物电解池
,
核能制氢
,
微观结构
,
阴极支撑层
,
扩散
