基于固体氧化物电解池的高温电解水蒸气是一种可以在低碳排放条件下实现大规模氢气制备的技术.固体氧化物电解池的工作条件,尤其是所通入的气体组成和压力对其性能有很大的影响.本文基于计算流体力学软件建立了电解池理论模型来研究固体氧化物电解池的氧电极上通入不同氧分压的吹扫气对电解池反应特性的影响,文中所研究的氧分压范围为1.01×103-1.0×105 Pa.结果表明,可逆的开路电压随着氧分压的提高而增大,然而由活化极化、欧姆极化和浓差极化共同作用导致的极化电压随着氧分压增大而降低.在低电流密度时氧分压越小固体氧化物电解池性能越好,而在高电流密度时氧分压越大固体氧化物电解池性能越好.因此在低电流密度时采用低氧分压吹扫气有利于降低电解过程的耗电量,在高电流密度时采用氧气作为吹扫气有利于减少电解水的电能消耗并能够得到纯氧作为副产物以提高经济价值。
固体电解质是应用在冶金中的具有离子导电性的固态物质,它与快离子导体有所不同的是,固体电解质涵盖离子电导率较低的普通固态离子导体。
固体电解质的分类主要有以下六大种。
聚合物固态电解质。氧化物固态电解质。硫化物晶态固体电解质。硫化物玻璃及玻璃陶瓷固体电解质。LiPON型电解质。氧化物晶态固体电解质。
聚合物固态电解质
由聚合物基体和锂盐构成,因其质量较轻,黏弹性较好。机械加工性能优良等特点而受到了广泛的关注。
氧化物固态电解质
按照物质结构可以将氧化物固态电解质分为
晶态和玻璃态(非晶态)两类,其中晶态电解质包括钙钛矿型、 NASICON 型LISICON 型以及石榴石型等,玻璃态氧化物电解质的研究。
在不同的固态电池中,硫化物固态电池尤其有前景。在不同的固态电池中,硫化物固态电池尤其有前景,因为它们具有与液态电解质相当的高离子电导率和硫化物固态电解质的良好成型性。当与高镍层状正极材料和高能负极材料如Si或金属Li,ASSB在电池级可以表现出超过500kWhkg-1的比能量。
全固态电池(ASSB)通常按固态电解质的类型分类,例如氧化物、硫化物和聚合物等。
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