氫能的開發首先要解決廉價的氫源問題,目前90%以上的氫氣來自于天然氣。由于太陽能、風能在能源結構中的比例逐漸提高和其間隙式的特點,多于的電能以氫氣的方式儲存是解決可再生能源儲存的一種模式。應用固體氧化物燃料電池逆反應進行高溫電解水制氫,結合可再生能源和先進核能提供的熱能和電能,熱氫轉化效率可高達50%以上,是低成本氫氣大規模制備的有效途徑,因此成為近年來能源領域的一個研究熱點。中科院寧波材料技術與工程研究所燃料電池與能源技術事業部2009年起在固體氧化物燃料電池研究方向的基礎上開設了SOEC高溫電解水制氫課題,在中科院百人計劃、中科院重要方向性項目“氫燃料制備新方法、新原理研究”以及科技部863等項目的支持下,近日在高溫電解水制氫方面取得重要進展。
寧波材料所SOFC團隊采用自主設計與研制的平板式固體氧化物燃料電池30單元電堆標準模塊進行高溫電解水制氫,單體電池有效面積70cm2。電解堆以H2(0.5L/min)為保護氣氛,并在陽極通入標準氣壓下2.24L/min的水蒸氣流量。通過對比水蒸氣通入量和收集量,電解堆在800 oC下,水蒸氣電解轉化效率維持在73.5%,產氫速率為94.1NL/h。該電解堆已經穩定運行近800小時,目前仍在運行中。這一結果表明,寧波材料所SOFC研發團隊所研制的高溫電解堆在水蒸氣電解效率、產氫速率、電解能量效率以及穩定性上均處于世界先進水平,為電解堆大規模制氫打下了堅實的基礎。
SOEC高溫電解水制氫穩定性曲線
SOEC高溫電解水制氫設備