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    上海應物所成功實現十千瓦級固體氧化物共電解二氧化碳/水蒸氣制備氫碳比可調的合成氣技術

    文章來源:上海應用物理研究所  |  發布時間:2023-11-14  |  【打印】 【關閉

      

      基于固體氧化物電解池(SOEC)技術高溫(650-800℃)電解CO2,相比熱催化轉化、光催化、常溫電解等技術,具有能耗低、單程轉化率高、壽命長等優勢。因此SOEC技術在規?;娊釩O2制備合成氣領域擁有廣闊的應用空間。

      中國科學院上海應用物理研究所與中海石油氣電集團技術研發中心組成SOEC聯合研發團隊在中國科學院變革性潔凈能源關鍵技術與示范專項”和“中國海洋石油集團公司CCUS專項”共同支持下,結合前期研究成果,掌握了高溫共電解制備合成氣的關鍵技術。團隊采用模塊化設計理念,成功研制了十千瓦級高溫共電解裝置,形成了完整的系統工藝包,并通過了專家團隊的技術驗收。該裝置電解功率最高為10.14 千瓦,CO2單程轉化率為77.9%,合成氣產生速率3.08 Nm3/h,合成氣中H2/CO比值可在1.3-4.8范圍內調節,裝置穩定運行達210小時。

      十千瓦級高溫共電解制備合成氣裝置的研制成功,標志著聯合研發團隊SOEC高溫共電解制備合成氣技術率先從實驗室向中試驗證邁出了堅實的一步。該技術的突破代表著電力經由合成氣轉天然氣、電力轉燃料、電力轉化學品等技術將走出實驗室,未來通過儲能、能源轉換等方式將電力、熱力、運輸以及工業緊密聯系起來?;诳稍偕茉粗苽涞木G色燃料將取代石油、天然氣、煤等傳統化石燃料成為“主要能源”,為“雙碳”科技創新提供關鍵的技術支撐,推動我國能源低碳轉型。

      自2010年,上海應物所開展了固體氧化物電解技術研究工作,并提出了基于釷基熔鹽堆系統的多能融合新能源體系。經過團隊不懈努力,接連獲得重要研究進展:

      2013年,采用單體電解池完成了固體氧化物共電解制備合成氣的原理驗證,實現一步法制備合成氣。

      2016年,成功研制國內首套千瓦級高溫共電解實驗原型機,合成氣生成速度207 NL/h,法拉第效率約98%,CO2單程轉化率為46.3%,穩定運行150 小時。

      經過多年的科學研究和技術攻關,上海應物所SOEC團隊已經建成了系統完備的SOEC技術研發平臺,開發了材料、電池、電堆、模組和系統集成技術,掌握了關鍵設備和電堆模組耦合等核心技術,并擁有CMA制氫材料與氫能產品檢驗檢測中心。未來將持續致力于技術創新,為實現高水平科技自立自強貢獻力量。

      

      十千瓦級SOEC高溫共電解裝置樣機

      

      十千瓦級高溫共電解制備合成氣的恒流運行結果

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