[發(fā)明專(zhuān)利]混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202111072579.9 | 申請(qǐng)日： | 2021-09-14 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN113684489A | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-11-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙宇軒;王恩華;胡浩然;劉亞迪 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 北京思偉特新能源科技有限公司 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | C25B1/04 | 分類(lèi)號(hào)： | C25B1/04;C25B9/60;C25B11/04;C25B11/052;C25B11/054;C25B11/069 |
| 代理公司： | 北京共騰律師事務(wù)所 16031 | 代理人： | 姚星 |
| 地址： | 100912 北京市海淀區(qū)西小口路66號(hào)中關(guān)村東*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 混合 傳導(dǎo) 固體 氧化物 電解池 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池及其制備方法，屬于固體氧化物電解池技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)極化損失較大、加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、能耗過(guò)高的問(wèn)題。該電解池包括從下到上依次包括多孔金屬支撐層（6）、陰極層（5）、電解質(zhì)層（3）和陽(yáng)極層（1）。多孔金屬支撐層（6）采用主要成分是鐵素體和鎘的不銹鋼材料；陰極層（5）采用主要成分是Ni和BZCYYb的混合材料；電解質(zhì)層（3）采用主要成分是BZCYYb的材料；陽(yáng)極層（1）采用主要成分是NBSCF和BZCYYb的混合材料。該電解池具有低能耗、迅速啟動(dòng)的功能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及固體氧化物電解池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池及其制備方法。
背景技術(shù)
混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池（H-SOEC）是一種先進(jìn)的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化裝置，可利用清潔一次能源產(chǎn)生的電能和熱能，以H2O為原料，高效電解制備氫氣，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模能量高效轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)。由于H-SOEC具有轉(zhuǎn)化高效、簡(jiǎn)單、靈活、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是目前國(guó)際能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
目前的，混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池（H-SOEC）存在電解池的極化損失較大，加工以及密封困難，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，能量消耗過(guò)大，電極、電解質(zhì)界面接觸電阻過(guò)高，電解質(zhì)薄膜難以致密等一系列問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池及其制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)極化損失較大、加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、能耗過(guò)高的問(wèn)題。
一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池，從下到上依次包括多孔金屬支撐層（6）、陰極層（5）、電解質(zhì)層（3）和陽(yáng)極層（1）；
所述多孔金屬支撐層（6）采用主要成分是鐵素體和鎘的不銹鋼材料；
所述陰極層（5）采用主要成分是Ni和BZCYYb（BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ）的混合材料；
所述電解質(zhì)層（3）采用主要成分是BZCYYb的材料；
所述陽(yáng)極層（1）采用主要成分是NBSCF（NdBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ）和BZCYYb的混合材料。
上述技術(shù)方案的有益效果如下：利用鐵素體不銹鋼作為混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池(H-SOEC)的支撐體，由于加入了金屬支撐部分，相比于其他支撐方式，電子經(jīng)過(guò)的路徑最少，因此可以減少電解池運(yùn)行過(guò)程中的極化損失。由于金屬的延展性好，可塑性比陶瓷材料好，方便加工，可以降低H-SOEC的加工難度，壓縮了加工成本。由于金屬的導(dǎo)熱性比陶瓷好，可以保證H-SOEC啟動(dòng)會(huì)更加迅速，降低加熱電解池的能耗，從而整體降低能量消耗。上述各部件材料的選擇，使得該H-SOEC的電解效率相比現(xiàn)有技術(shù)明顯提高。
基于上述電解池的進(jìn)一步改進(jìn)，該混合傳導(dǎo)型固體氧化物電解池還包括功能層一（4）、功能層二（2）；
所述功能層一（4）設(shè)置于所述陰極層（5）、電解質(zhì)層（3）之間，用于填充陰極層上表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能層一（4）采用的材料為電解質(zhì)層材料與陰極層材料按1：1比例混合之后在乙醇中經(jīng)過(guò)球磨工藝制成；
所述功能層二（2）設(shè)置于陽(yáng)極層（1）、電解質(zhì)層（3）之間，用于填充陽(yáng)極層下表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能層二（2）采用的材料為電解質(zhì)層材料與陽(yáng)極層材料按1：1比例混合之后經(jīng)過(guò)球磨工藝制成。
上述進(jìn)一步改進(jìn)方案的有益效果是：在H-SOEC的電極與電解質(zhì)之間加入功能層一、二，可以有效地降低接觸電阻，并修飾電極表面的空洞和表面形貌，增大了各電極的催化活性，從而提高了電解池的電解性能。
進(jìn)一步，所述陽(yáng)極層（1）的厚度為10~20 μm；
所述陰極層（5）的厚度為10~20 μm；
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