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1、第20卷第5期化学进展Vol.20No.52008年5月PROGRESSINCHEMISTRYMay,20083高温固体氧化物电解水制氢技术33张文强于波陈靖徐景明(清华大学核能与新能源研究院北京102201)摘要高温水蒸气电解制氢是解决大规模氢源问题的潜在途径之一。高温固体氧化物电解池(SOEC)可以利用各种可再生能源以及先进核能提供的热能和电能,在高温下将水蒸气高效电解为氢气和氧气。SOEC结合先进核能可以实现高达50%的热氢转化效率,已经成为近年来能源领域的一个研究热点。本文较详细介绍了SOEC的原理、分类、组成材料和特点,综述了SOEC制氢的发展现状、关键材料和核心技术,展望了SO
2、EC在先进能源技术领域的应用前景。关键词固体氧化物电解池制氢高温水蒸气电解可再生能源中图分类号:O646;TQ11612;TM91114文献标识码:A文章编号:10052281X(2008)0520778210HydrogenProductionThroughSolidOxideElectrolysisatElevatedTemperatures33ZhangWenqiangYuBoChenJingXuJingming(InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing102201,China)Abstra
3、ctHightemperaturesteamelectrolysis(HTSE)hasreceivedincreasinglyinterestinrecentyears,whichprovidesapotentialwayforthelarge2scaleproductionofhydrogen.Asolidoxideelectrolyzercell(SOEC)cansplitH2OintoH2andO2withhighefficiency.Thehigh2temperatureheatandtheelectricalpowercanbesuppliedsimultaneouslybyre
4、newableenergysourcesoradvancednuclearenergy.TheconversionefficiencyofthermalenergytohydrogeninHTSEisashighas50%.Themechanism,classification,compositionandstructureofSOECaresummarized.Thestateoftheart,thekeymaterialsandcoretechnologiesofSOECinHTSEarereviewedanditspotentialapplicationintheenergyfiel
5、dsisproposed.Keywordssolidoxideelectrolyzercells;hydrogenproduction;hightemperatureelectrolysisofsteam;renew2ableenergy寻找可替代油、气的新型能源载体,已成为当今SOFC)的逆运行,其工作原理如图1所示。SOEC如各国能源发展的重要目标。氢是一种无污染和可再果采用可再生能源或先进核反应堆作为能量来源,生的能源载体,且具有可储可输的特点,已引起广泛有望实现氢气的高效、清洁、大规模制备。该技术也重视。目前研究用氢作为能源载体已经成为国际上可以用于CO2的减排和转化,在能源和环境
6、问题日的研究热点,氢能经济(hydrogeneconomy)已经成为益受到重视的今天具有广阔的发展前景。[1]一个热门的话题。1SOEC简介固体氧化物电解池(solidoxideelectrolyzercells,SOEC)是一种高效、低污染的能量转化装置,可以将111基本原理和组成电能和热能转化为化学能。从原理上讲,SOEC可以SOEC的基本组成如图1所示:中间是致密的电看作固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcells,解质层,两边为多孔的氢电极和氧电极。电解质的收稿:2007年6月,收修改稿:2007年11月3高等学校博士学科点专项科研基金新教师课题(No.2007000
7、3033)资助33通讯联系人e2mail:cassy-yu@tsinghua.edu.cn第5期张文强等高温固体氧化物电解水制氢技术·779·图1SOEC示意图Fig.1IllustrationofSOEC主要作用是隔开氧气和燃料气体,并且传导氧离子或质子。因此一般要求电解质致密且具有高的离子电导率和可忽略的电子电导。电极一般为多孔结[2]图2SOFEC示意图构,以利于气体的扩散和传输。此外,平板式SOEC[2]Fig.
