soec阳极浓差过电势的影响因素

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1、ISSN1010／18——00-0054清华大学学报(自然科学版)2015年第55卷第2期CN11-2223／NJTsinghuaUniv(Sci&Techno1)，2015，Vo1．55，No．2203—2O7SOEC阳极浓差过电势的影响因素王靖，张勇，邓长生(清华大学核能与新能源研究院，新型陶瓷和精细工艺国家重点实验室，北京100084)摘要：该文基于电荷传输与质量传递过程，充分考虑三相规模制氢的重要装置[2。。]。在结构方面，SOEC和界面的影响因素，改进了原有的固体氧化物电解池(s0Ec)固体氧化物燃料电池(SOFC)类似，但在原理上，两

2、阳极浓差过电势模型，所建立的新模型获得了实验验证。根者看似相反，但SOEC目前存在的问题远比SOFC据阳极结构参数及电解池运行条件，对阳极浓差过电势的影复杂]。相对于SOFC来说，针对SOEC的研究响进行了系统分析。研究表明：增大阳极孔隙率和孔径，增则显得稀少。目前的SOEC研究主要借鉴SOFC大阳极表面的氧分压都能够减小阳极浓差过电势，而增加扩的经验，并简单将SOFC逆运行]，由于为SOEC散层厚度则不能降低阳极浓差过电势。所建立的理论模型相对SOFC的模型要少得多l7]，关键词：固体氧化物电解池(SOEC)；阳极；浓差过电势所以给SOEC设计

3、、运行参数的优化及性能预测带中图分类号：TG174．75文献标志码：A来一定的困难，从而导致SOEC研究存在一定的盲文章编号：1000—0054(20l5)02—0203—05目性。目前SOEC模型主要存在2大类。一类是基于Factorsinfluencinganodec0ncentration有限元分析的数值模型，其中又以多物理场模OVerp0tentialsinSOEC型_8。。作为代表，主要根据Butler—Volumer方程建WANGding，ZHANGYong，DENGChangsheng立，这类模型能够完美解决SOEC运行中众多物理(

4、StateKeyLaboratoryofNewCeramicsandFineProcessing，量之间的耦合关系，尤其在运行条件下，对SOECInstituteofNuclearandNewEnergyTechnology，各方面的性能进行比较准确的估计和预测口，根据TsinghuaUniversity，BeUing100084，China)模型结果，能够优化工艺参数，但多物理场模型略显Abstract：Thechargetransferandmasstransfermechanismsinsolidoxideelectrolysiscells

5、(SOEC)weremodeledincludingtheeffectof复杂，计算时候也存在难以收敛等问题。另一类是thethreephaseboundarylengthontheanodeconcentration基于物理或化学现象的解析方程的数值模型l】，这overpotentia1．Thenumericalresultsagreewellwithexperimental种模型只能研究一些简单的问题，特别适合研究data．Theeffectsoftheanodeporosity，theporeradiusandthediffusionlay

6、erthicknesswereanalyzed．FurtherparametricanalysesSOEC单一个方面的性能，如只研究一个部件的showedtheeffectsofanoxygenpartialpressureontheanode相关参数对性能的影响，比较简单易用。concentrationoverpotentia1．Theresultsshowthatincreasedanode阳极是SOEC的重要部件，是氧离子被氧化成porosityandporeradiusbothreducetheconcentrationoverpoten

7、tia1．However．theincreasediffusionlayerthicknessinereasedthe氧气并发生氧气扩散的场所，所以氧的浓差过电势concentrationoverpotentia1．Theoxygenpartialpressurecanbe对阳极的性能影响显得尤为显著_1。但是这方面increasedtoreducetheanodeoverpotentia1．Themodelcanbeused研究相对较少，如何优调阳极结构、优化运行条件是toanalyzeanodedesignsandadjusttheopera

8、tionconditionstoimproveanodeperformance．提高阳极性能的关键性议题。因此本研究主要是改Keywor