近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属新能源所氢能实验室(筹)燃料电池技术团队基于前期开发多年的扁管型固体氧化物燃料电池,创新性地尝试了在高温下进行海水电解制氢的研究。在未使用任何贵金属催化剂的情况下,获得了最高72.47%的能量转化效率。在200mA/cm-2的电流密度下进行了420h的长期恒流电解,长期实验后电池的内部结构、成分和性能均未发生明显变化,电解电压亦远低于室温电解槽。
科研人员直接使用从宁波市近海取回的海水,采用鼓泡法,以氢气为载气携带海水挥发物,通入固体氧化物电解池在750℃下进行电解。该方法由于先将海水加热蒸发,海水中的绝大部分杂质不与电解槽接触,因而难以对电解槽造成破坏。由于高温下更好的热力学和动力学条件,高温电解过程的电压(约1.30V)远低于常温电解槽(2.0V左右)。即便将加热蒸发海水及加热升温所有原料的热量均考虑在内,且不考虑高温尾气的利用,该方法的能量转化效率亦可高达72.47%,具有良好的应用前景
该工作以“Efficiency and stability of hydrogen production from seawater using solid oxide electrolysis cells”为题发表在国际能源工程领域知名期刊Applied Energy上。上海大学课题生刘曌为本文第一作者,氢能实验室(筹)官万兵研究员和陈亮研究员为本文通讯作者。本工作得到国家自然科学基金(U20A20251)、中国科学院“0~1”创新项目(ZOBDS-LY-JSC021)、浙江省重点研发项目(2021C0101)、宁波科技创新2025重大专项(2019B10046、2020Z107)的支持。
文章来源:宁波材料所
陈 亮,博士,研究员,博士生导师。浙江省“新世纪151人才工程(第三层次)”入选者。招生方向:新能源材料及相关技术,精细化学品催化。2001年获南京大学应用化学学士学位,2006年在美国匹兹堡大学化学工程系和国家能源技术实验室(NETL)获得博士学位,随后进入美国空气化工产品公司(Air Products & Chemical Inc.)从事储氢材料的开发研究。2007年5月加入中科院宁波材料所,2009年获得中国科学院卢嘉锡青年人才奖,并晋升为研究员。已在J. Phys. Chem. B/C、Phys. Rev. Lett.和J. Am. Chem. Soc.等杂志上发表论文30余篇。
官万兵,博士,宁波材料所研究员,博士生导师。中国科学院青年创新促进会优秀会员,中国能源研究会燃料电池委员会委员,能源行业高温燃料电池标准委员会委员,IEEE储能协会氢能分会理事。1998年9月-2002年7月在东北大学材料与冶金学院攻读学士学位,2002年9月-2006年12月在上海大学攻读工学博士学位,2007年3月获博士学位。2006年12月-至今,中国科学院宁波材料所博士后,(春蕾)副研究员,研究员。2014年~2016年先后于台湾大学、美国南卡罗莱纳大学燃料电池研究中心学术访问。在Applied Energy、Advanced Energy Materials, Journal of Power Sources, Fuel Cells, International Journal of Hydrogen Energy, Ceramics International, Journal of the Electrochemical Society、中国科学、科学通报等期刊发表学术论文50余篇,申报/授权发明专利50余项,出版电池堆专著1本、出版英文专著1章节,主持完成国家科技部863、国家自然科学基金等项目。