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式中,∆H为反应的摩尔焓变,其值表示每一摩尔该反应发生所需要吸收的能量。事实上,该能量可以进一步分为两部分[5]
一部分是吉布斯自由能变∆G,这部分必须以电能形式提供;另一部分T∆S以热量的形式吸收,可以来自外部热源,也可以来自额外电能产生的焦耳热。在进行电解时,H2O在阴极发生还原反应,从外电路得到电子,被分解成为H2和氧离子O2-。O2-则通过电解质传递到阳极,在阳极失去电子,发生氧化反应,生成O2,电子通过外电路的直流电源从阳极传递到阴极[5]。
电解水反应所需总能量∆H、电能∆G、热能T∆S与温度的关系如图1所示[5,14],曲线根据查表所得的H2O、H2、O2热力学属性计算得到。显然,温度越高,以热能形式吸收的能量T∆S就越多,反应所需的理论最低电能∆G就越少。其本质原因在于反应是吸热反应,因而在热力学层面高温有利于该反应的正向进行。
图1 电解反应所需总能量、电能、热能与温度的关系图
Fig.1 Temperature dependence of required total energy,electrical energy and thermal energy
实际计算电解所需电能时,除了要考虑提供吉布斯自由能变∆G 、使反应发生在热力学层面成为可能,还需要额外的电能来克服电解反应在动力学层面的阻力,记为∆E[14-15]。这部分额外电能∆E 往往用电解过电压表征,包含欧姆过电压、活化过电压、扩散过电压等对应不同阻力因素的过电压。事实上,由于高温对于化学动力学的提升,反应温度越高,电解过电压就越小,∆E 也越小。
根据以上定义,可求得电解池效率[5,14]
高温条件下,∆G、∆E 的值都要更小,反应同时在热力学层面和动力学层面得到提升,这就是高温电解池实现高效率电能转化的原理。
1.2 高温与低温电解的技术对比
根据1.1节所述,相较于低温电解,更高的电能转化效率是高温电解技术的首要优势。由于高温条件对电解反应的动力学和热力学提升明显,因而高温电解的系统效率比低温电解具有更大的提升潜力。
同时,高温电解池是高度可逆的。受益于高温电解的均相反应特性,高温电解池SOEC可以方便地切换到燃料电池工作模式,因而高温电解可以实现可逆运行[5,10,15];而低温电解池与低温燃料电池反应物的物相不同,因此需要采用不同的构造设计。
此外,高温电解具有碳耐受性。低温电解池的金属电极非常容易受到一氧化碳的毒化[5],即使是少量的碳杂质也会对电堆造成损坏;而高温电解池可以直接电解二氧化碳而不会被一氧化碳毒化,可以进行水—二氧化碳共电解制取氢气—一氧化碳,将氢气的甲烷化反应合并到电解池中,直接制取甲烷[5,11,16]。
最后,在多能源网络中,高温电解技术可参与高品位热量的梯级利用与多能源管理。高温电解需要制造高温反应环境,可与高温工业、供热管网结合形成热量的梯级利用,提升能源利用效率[17-18];同时高温电解也连接了电网与气网,有望通过多能源综合管理技术参与多网调控[19-20]。
高温电解、低温电解技术的详细特性对比如表1所示[4-5,21]。
表1 高温、低温电解技术的特性对比
Table 1 High-temperature electrolysis vs. low-temperature electrolysis
1.3 高温电解的主要技术障碍
高温工作条件在给电解池带来优良性能的同时,也为其大规模生产和应用增加了难度。事实上,由于常规材料和组件几乎都无法在高温电解所要求的700~1000 ºC下工作,基于陶瓷材料的高温电池电解质和电极研发一直以来是研究的热点,且至今没有适于大规模商业化生产的成熟技术[12,18];同时,高温为电池组堆过程中的电极贴合和气路密封带来了巨大的困难,适于高温的组堆和密封工艺同样是研发难点,制约了电堆容量,后文提到的板式电池尤为如此[13,21];更为重要的是,高温下主要工作材料的严重退化问题尚未得到经济有效的解决,很大程度上限制了高温电堆的工作寿命,影响了高温电解技术的经济性[5,21]。
由于上述因素的限制,目前高温电解技术仍在实验阶段,尚未被广泛实际应用。但是,一旦能够克服高温下的一系列材料和工艺问题,实现高温电解池的低成本生产,高温电解在大规模储能方面的应用投入指日可待。
2 高温电解电池的技术分类
根据几何结构划分,高温电解电池可以分为板式、管式以及扁管式3种[22-25]。尽管采用这3种技术的电池在外观上有较大差异,但是它们在组成部分以及工作原理上是相似的。其组成包括阳极、阴极、电解质、流道以及连接体五大部分,原理示意图见图2[26]。
图2 高温电解电池的原理示意图
Fig.2 Schematic diagram of SOEC
在各组成部分中,流道起到传输气流的作用,反应物的水蒸气经过阴极流道,通入电池,而产物氢气以及氧气则分别经过阴极和阳极流道排出电池。阴极材料一般采用的是Ni/YSZ多孔金属陶瓷,阳极材料主要是多孔钙钛矿氧化物材料。多孔电极可以增加电极反应的有效面积。电解质为致密的氧化钇掺杂氧化锆陶瓷材料,能够隔绝阴极、阳极的气体,并在高温下传导氧离子。而连接体则是电导率较高的金属材料,起到集流的作用[26]。
通常情况下,单个电池的功率与电压较小,不能满足需求。因此在实际应用中,需要将多单个电池通过串并联形成电池堆,以达到更大的功率以及电压[22]。而采用不同技术的电池具有不同的几何外形,组成电池堆的方式不同,各自具有优势和劣势。以下介绍采用不同技术的电池的特点。
2.1 板式电池
板式电池的外观是一块平板,图3、图4分别是板式电池的结构以及板式电池堆的实物图[7,13]。
图3 板式电池和电堆结构图
Fig.3 SOEC scaling up to a stack
图4 板式电堆实物图
Fig.4 Picture of a planar SOEC stack
图3中的电池是由阴极、阳极、电解质3个部分堆叠形成的,其截面图如图2所示。而图4所示的电池堆则是由多个图3所示的电池与连接体堆叠形成的,实际上图2表示的就是电池堆中一个重复单元的截面图。
由于板式电池是平面结构,可以通过成熟的流延方法制造,工艺相对简单,制造成本较低。而且其电解质较薄、电流通过的面积大、结构紧凑,因此具有电阻低、功率密度大的优点。但由于板式电堆在运行时整体都处于高温环境中,所以密封困难是限制板式电池应用的一个因素。另外,由于电堆中的不同材料在高温下的热膨胀大小不同,因此容易产生较大的热应力,导致电堆寿命降低甚至损坏[22,24,27-28]。
2.2 管式电池
管式电池在结构上是一端封闭、一端开放的圆管,阴极、阳极分别位于管的内外壁,一种由西门子-西屋公司联合制造的管式电池的单电池以及电堆示意图如图5、图6[22]所示。
图5 西门子-西屋管式电池结构示意图
Fig.5 Schematic diagram of tubular SOEC made by Siemens-Westinghouse
图6 西门子-西屋管式电堆示意图
Fig.6 Schematic diagram of tubular SOEC stack made by Siemens-Westinghouse
相比于板式电池,管式电池由于只有一端是开放的,而且在使用时,开放端的温度较低,因此在密封上更加容易。另外,管式电池与板式电池相比还具有更好的热应力耐受性,电池的稳定性更好,寿命更长[29]。但是,由于管式电池的外形是一个圆管,在工艺难度上比较大,制造成本高。另外,由于图6所示电堆中的单个电池可以长达数十厘米,制造工艺难以保证各圆管间的尺寸相同,因此也难以使各圆管之间良好接触,导致组堆难度高。图7为管式电堆的截面示意图[22],由图可见,若各圆管之间的尺寸不同,则无法使各电池间良好接触,不利于组堆。此外,由于管式电池中电流流经的路径较长,因此相比于板式电池,其电阻比较大[22,25,29]。
图7 西门子-西屋管式电堆截面示意图
Fig.7 Sectional view of tubular SOEC stack made by Siemens-Westinghouse
2.3 扁管式电池
为了在管式电池结构的基础上进一步提升功率密度,扁管式的结构设计应运而生。扁管式电池的出发点是将管式电池“压扁”以增大电池之间的接触面积,其横截面形状不是正圆形,而是长扁圆形,长扁的气道可以进一步划分为若干个气室,以增加上下两极之间的导电通路,如图8所示[25]。类似管式电池,扁管式电池工作时,每个气室都有物料气流通过,进行电解或发电,同时其开放端口温度较低、密封相对容易,热应力耐受性同样优于板式电池;并且,由于长扁外形和气道内分隔导体的设计,扁管式电池的内电阻和成堆电阻更小,可以实现更高的功率密度。总之,扁管式结构结合了板式结构集流面积大、电阻小,以及管式结构的容易密封、稳定性好、寿命长的优点,是极具潜力的新型高温电解池结构。扁管式电池组堆后的实物图如图9所示[23]。
虽然扁管式电池具有其他两种结构的优点,但是由于其出现时间较晚,因此扁管结构的相关研究不多,大部分从燃料电池的角度出发进行设计和实验,而且制造工艺也不成熟,还无法做到大规模生产[23,29,31-32]。
图8 扁管式电池实物图
Fig.8 Picture of flat-tubular SOEC
图9 扁管式电堆实物图
Fig.9 Picture of flat-tubular SOEC stack
3 高温电解系统的转换模式
3.1 H2O电解制氢
电解H2O制氢是目前高温电解技术的主要转换形式,其反应式如式(1)所示。
由1.1~1.2节可知,高温电解具有高电能转化效率,其电解池效率可达85%~95%,这一特性使得高温电解水制备氢气具有经济性上的潜力。然而,由于加热进料至电解池工作温度耗能高,且电解池出口气体余热未得到有效利用,在计入加热耗能后,单电池效率会下降约30%。
设计有效的外围辅助系统(balance of plant, BOP)对电解池进行热管理是提高系统效率的必要手段。实现热管理的核心元件为换热器,通过换热器设计,能够在系统中加入能量循环,回收利用出口气体余热。使用夹点分析设计换热网络或采用不同的换热器设计,可达到75%~83%的系统效率(LHV)[33-35]。一种外围辅助系统设计示意图如图10所示。
电解生成的氢气具有多种利用方式。如加压液化后通过储氢罐储存运输,作为化工原料参与后续化工合成反应,以及作为可燃性气体直接通入天然气管道等[33, 36-37]。
3.2 CO2电解制CO
除电解H2O外,高温电解技术还可直接电解CO2生成O2,反应过程如下
能够电解CO2是高温电解技术的独特优势。不过,与电解H2O相比,电解CO2单位面积电阻率(area specific resistance,ASR)更高[38],且可能发生布杜阿尔反应等副反应,产生积碳覆盖阴极活性位点,降低电解池性能和使用寿命[39]。通过控制流道中的CO/CO2比例,降低CO的体积分数,保证碳元素比例较低,可以显著降低积碳风险[39]。
图10 一种外围辅助系统设计示意图
Fig.10 A BOP system design schematic
CO2电解可被应用于特定的场景下。如NASA利用火星大气的CO2环境,通过高温电解CO2制备O2供宇航员使用[39]。另外,在某些缺水地区,可利用电解生成的CO通过化工反应合成烃类燃料及甲醇等化工产物。
3.3 H2O+CO2共电解与化工合成
与单独电解H2O、CO2不同,H2O和CO2共电解时,除电解反应外,还会发生水煤气变换(water gas shift,WGS)反应,反应机理更复杂。
共电解时电解池的ASR与电解H2O时相近,大约是CO2电解的0.56倍[38],电解池性能有所提高。
另外,高温共电解通过电解H2O和CO2,直接生成高温CO2、CO、H2合成气,如图11所示[40]。大量化工合成反应如费托合成、甲烷化、甲醇化等,使用合成气作为原料,在较高温度压强下生成对应产物。高温共电解可作为化工合成的前一环节,在物质与能量两方面与后续流程耦合,从而提高系统整体效率。与分别电解H2O和CO2相比,共电解效率更高,且需要更少的电解步骤,降低了反应器成本。
由于化工合成反应的多样性,共电解与之结合后可生成多种产物,生成的产物应用广泛。如费托合成产物可用于合成汽油、煤油和柴油等发动机燃料,而甲醇、甲烷等产物既可作为清洁燃料,又可作为重要的化工原料[36,41-42]。
共电解与化工合成结合,将电能转化为化学能储存,是实现长时间大规模储能的有效手段。并且,由于其使用CO2作为原料生成有机物,可起到减少碳排放、生成可持续燃料的作用。
图11 SOEC共电解生成合成气示意图
Fig.11 Schematic diagram of CO2/H2O co-electrolysis using SOEC for syngas production
3.4 加压电解内合成
高温共电解在加压条件下,电解池内部存在甲烷内合成反应,可直接生成产物甲烷。
常规电解制甲烷流程将电解池与甲烷化反应器连接,电解产物H2通入甲烷化反应器内,与CO2反应生成甲烷,其电—气转换效率约为81.08%[43]。
对于加压电解内合成,通过将电解反应与甲烷化反应集成在电解池内,电解反应吸收甲烷化释放出的热量,实现了系统中热能的有效利用。与常规电解制甲烷相比,加压电解内合成流程简单且效率高,有望实现94.5%的电—气转换效率[44]。
4 高温电解系统的接入模式
4.1 纯电电解接入新能源电力系统
纯电电解指使用电能为系统辅机及电解供能,将进料从常温加热至高温电解池工作温度,并完成后续电解及产物加压储存等流程。
使用纯电电解的接入方式时,高温电解池在电力系统中作为电负荷,将电能转化为化学能储存,在新能源波动导致电能富余时起到消纳弃电的作用[43,45]。
由于高温电解出口气体温度高,因此可将高温电解系统与热网结合,使用电解产物作为热能载体,供热降温后再对电解产物加以利用。这种“气—热联供”的形式不仅提升了高温电解系统余热利用的能力,而且以高温电解系统作为能量接口,实现了电—气—热多能源网络的连接。
4.2 余热辅助电解接入“电—热”多能系统
对于高温电解系统,由于高温电解反应自身的吸热特性以及加热进料至电解温度的需求,热能在系统所需总供能中占有一定比例。4.1节提到的采用纯电供能的方式,将一部分高品位的电能转化为低品位热能,这种低效率的能量利用方式会导致额外的㶲损失。
使用外部热源替代电供热是提高高温电解系统制氢效率的有效方式,高温电解系统效率随外加热源温度变化如图12所示[46]。高温电解系统与核反应堆联合运行可实现系统52.6%的产氢热效率[47],火电机组[48]、太阳能光热反应器[49]等均可以作为外部热源,通过相对廉价的热能形式为高温电解供热,提升系统产氢热效率与经济效益。
图12 高温电解系统效率随外加热源温度变化图
Fig.12 High-temperature electrolysis system efficiency changes with external heating source temperature
另外,热电联产机组(combined heat and power,CHP)由于已经具备抽汽供热能力,无需额外进行设备改造,便可与高温电解系统连接。在CHP热负荷不足时,供热抽汽有所富余,使用200~300 ℃抽汽为高温电解系统供热,可以提升高温电解系统的㶲效率与储能效率。
高温电解系统采用CHP作为外部热源时,其同时作为CHP的热负荷以及电力系统的电负荷,将剩余电、热以化学能的形式储存,在“电—热”多能系统中实现高效储能。
4.3 加压可逆规模化高效储气发电
根据1.2节中所述,高温电解池具有高度可逆的性质,可在电解、发电模式下自由转换。因此,其除了可在纯电电解和余热辅助电解模式下作为电、热负荷,还可作为电源发电上网,实现可逆储能的功能。
加压可以提升高温电解系统储能时的电—气—电循环效率。当加压高温电解系统运行在电解池模式时,由3.4节可知,会发生甲烷内合成反应。内合成反应放热供电解使用,可减少电解池内净吸热量。当系统以甲烷为进料,运行在燃料电池模式时,电池内存在吸热的内重整反应。甲烷氧化反应的放热量供内重整反应使用,减少了燃料电池内的净放热量。由于在电—气转换过程中输入的电能以及在气—电转换过程中损失的热能均减少,因此系统电—气—电效率得以提升[50]。
通过加压高温电解系统可逆运行的方式,有望实现80%的电—气—电循环效率[45],其放电时间可长达1000 h,储能成本约为3美分/kWh,具有高效率、长时间、低成本的特点[51]。
常见的储能技术最大放电时间、储能成本、循环效率如图13所示[51]。可见使用可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, ReSOC)储能与其他储能方式相比,具有特定的应用场景,在成本上有竞争力。
图13 储能技术对比图
Fig.13 Energy storage technology comparison t
5 总结与展望
得益于高温条件对电解反应的热力学与动力学提升,高温电解在转化效率、可逆工作、碳耐受等方面显著优于常温电解。在实现结构上,新兴的扁管式结构兼具了板式与管式的结构优点;在转换模式上,高温电解池可单独制取H2或CO,也可共电解直接合成CH4;在系统接入模式上,纯电电解接入、余热辅助电解接入、可逆的储气发电接入等多种模式,能够在高效消纳可再生能源的同时提供丰富的灵活性资源。随着高温电解材料与工艺研发的不断深入,配合以面向富余电量的新型购电模式和氢燃料电池汽车等终端需求的发展,高温电解在大规模储能方面的应用指日可待,将对全球能源互联网的运行形态产生长足的影响。
参考文献
[1]Buckley T, Nicholas S, Brown M. China 2017 review: World’s Second-biggest Economy Continues to Drive Global Trends in Energy Investment[R]. Institute for Energy Economics and Financial Analysis, Cleveland: OH, Jan. 2018.
[2]白建华,辛颂旭,刘俊,等. 中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J]. 中国电机工程学报,2015,35(14):3699-3705.Bai Jianhua, Xin Songxu, Liu Jun, et al. Roadmap of Realizing the High Penetration Renewable Energy in China[J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 35(14): 3699-3705(in Chinese).
[3]姚金楠. 去年可再生能源弃电量超1000亿度[N/OL]. 中国能源报,2018: 2 (2018-1-29) [2018-5-10]. http://paper.people.com.cn/zgnyb/ html/2018-01/29/content_1833775.htm.
[4]Schiebahn S, Grube T, Robinius M, et al. Power to gas:Technological Overview, Systems Analysis and Economic Assessment for a Case Study in Germany[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2015, 40(12): 4285-4294.
[5]Lehner M, Tichler R, Steinmüller H, et al. Power-to-Gas:Technology and Business Models[M]. New York: Springer, 2014.
[6]Qadrdan M, Abeysekera M, Chaudry M, et al. Role of Powerto-Gas in an Integrated Gas and Electricity System in Great Britain[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2015,40(17): 5763-5775.
[7]Petipas F, Brisse A, Bouallou C. Model-Based Behaviour of a High Temperature Electrolyser System Operated at Various Loads[J]. Journal of Power Sources, 2013, 239: 584-595.
[8]Kopp M, Coleman D, Stiller C, et al. Energiepark Mainz:Technical and Economic Analysis of the Worldwide Largest Power-to-Gas Plant with PEM Electrolysis[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2017, 42(19): 13311-13320.
[9]Khani H, Farag H E Z. Optimal Day-Ahead Scheduling of Power-to-Gas Energy Storage and Gas Load Management in Wholesale Electricity and Gas Markets[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2018, 9(2): 940-951.
[10]Frank M, Deja R, Peters R, et al. Bypassing Renewable Variability with a Reversible Solid Oxide Cell Plant[J].Applied Energy, 2018, 217: 101-112.
[11]Gahleitner G. Hydrogen from Renewable Electricity: An International Review of Power-to-Gas Pilot Plants for Stationary Applications[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2013, 38(5): 2039-2061.
[12]Li Q, Zheng Y, Guan W, et al. Achieving High-Efficiency Hydrogen Production Using Planar Solid-Oxide Electrolysis Stacks[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2014,39(21): 10833-10842.
[13]Zhang X, O’Brien J E, Tao G, et al. Experimental Design,Operation, and Results of a 4 kW High Temperature Steam Electrolysis Experiment[J]. Journal of Power Sources, 2015,297: 90-97.
[14]Udagawa J, Aguiar P, Brandon N P. Hydrogen Production through Steam Electrolysis: Model-Based Steady State Performance of a Cathode-Supported Intermediate Temperature Solid Oxide Electrolysis Cell[J]. Journal of Power Sources,2007, 166(1): 127-136.
[15]Kazempoor P, Braun R J. Model Validation and Performance Analysis of Regenerative Solid Oxide Cells for Energy Storage Applications: Reversible Operation[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2014, 39(11): 5955-5971.
[16]Li Q, He R, Gao J A, et al. The CO Poisoning Effect in PEMFCs Operational at Temperatures up to 200 C[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2003, 150(12): A1599-A1605.
[17]O’Brien J E, McKellar M G, Harvego E A, et al. High-Temperature Electrolysis for Large-Scale Hydrogen and Syngas Production from Nuclear Energy–Summary of System Simulation and Economic Analyses[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(10): 4808-4819.
[18]Ishihara T, Kanno T. Steam Electrolysis Using LaGaO3 Based Perovskite Electrolyte for Recovery of Unused Heat Energy[J].ISIJ International, 2010, 50(9): 1291-1295.
[19]李杨,刘伟佳,赵俊华,等. 含电转气的电—气—热系统协同调度与消纳风电效益分析[J]. 电网技术,2016,40(12):3680-3688.Li Yang, Liu Weijia, Zhao Junhua, et al. Optimal Dispatch of Combined Electricity-Gas-Heat Energy Systems with Power-to-Gas Devices and Benefit Analysis of Wind Power Accommodation[J]. Power System Technology, 2016, 40(12):3680-3688(in Chinese).
[20]Clegg S, Mancarella P. Integrated Electrical and Gas Network Flexibility Assessment in Low-Carbon Multi-Energy Systems[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2016,7(2): 718-731.
[21]Mathiesen B V, Ridjan I, Connolly D, et al. Technology Data for High Temperature Solid Oxide Electrolyser Cells,Alkali and PEM Electrolysers[J]. Denmark: Department of Development and Planning, Aalborg University, 2013.
[22]Subhash C.Singhal, Kevin Kendall. 高温固体氧化物燃料电池: 原理、设计和应用[M]. 北京:科学出版社, 2007.
[23]Lim T H, Park J L, Lee S B, et al. Fabrication and Operation of a 1kW Class Anode-Supported Flat Tubular SOFC Stack[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(18): 9687-9692.
[24]Luo Y, Shi Y, Li W, et al. Comprehensive Modeling of Tubular Solid Oxide Electrolysis Cell for Co-Electrolysis of Steam and Carbon Dioxide[J]. Energy, 2014, 70(3): 420-434.
[25]Kim J H, Song R H, Song K S, et al. Fabrication and Characteristics of Anode-Supported Flat-Tube Solid Oxide Fuel Cell[J]. Journal of Power Sources, 2003, 122(2): 138-143.
[26]牟树君,林今,邢学韬,等. 高温固体氧化物电解水制氢储能技术及应用展望[J]. 电网技术,2017,41(10):3385-3391.Mu Shujun, Lin Jin, Xing Xuetao, et al. Technology and Application Prospect of High-Temperature Solid Oxide Electrolysis Cell[J]. Power System Technology, 2017, 41(10):3385-3391(in Chinese).
[27]Park J, Kang J, Bae J. Computational Analysis of Operating Temperature, Hydrogen Flow Rate and Anode Thickness in Anode-Supported Flat-Tube Solid Oxide Fuel Cells[J].Renewable Energy, 2013, 54(6): 63-69.
[28]Lin B, Shi Y, Meng N, et al. Numerical Investigation on Impacts on Fuel Velocity Distribution Nonuniformity Among Solid Oxide Fuel Cell Unit Channels[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2015, 40(7): 3035-3047.
[29]Park J, Bae J, Kim J Y. A Numerical Study on Anode Thickness and Channel Diameter of Anode-Supported Flat-Tube Solid Oxide Fuel Cells[J]. Renewable Energy, 2012,42(1): 180-185.
[30]Park J, Bae J, Kim J Y. The Current Density and Temperature Distributions of Anode-Supported Flat-Tube Solid Oxide Fuel Cells Affected by Various Channel Designs[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36(16): 9936-9944.
[31]Suzuki T, Liang B, Yamaguchi T, et al. Development of Novel Micro Flat-Tube Solid-Oxide Fuel Cells[J]. Electrochemistry Communications, 2011, 13(7): 719-722.
[32]Suzuki T, Yamaguchi T, Sumi H, et al. Evaluation of Micro Flat-Tube Solid-Oxide Fuel Cell Modules Using Simple Gas Heating Apparatus[J]. Journal of Power Sources, 2014, 272:730-734.
[33]Petipas F, Brisse A, Bouallou C. Benefits of External Heat Sources for High Temperature Electrolyser Systems[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2014, 39(11): 5505-5513.
[34]Meng N, Leung M K H, Leung D Y C. Energy and Exergy Analysis of Hydrogen Production by Solid Oxide Steam Electrolyzer Plant[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, 32(18): 4648-4660.
[35]Wang Z, Mori M, Araki T. Steam Electrolysis Performance of Intermediate-Temperature Solid Oxide Electrolysis Cell and Efficiency of Hydrogen Production System at 300Nm3h-1[J].International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(10): 4451-4458.
[36]Giglio E, Lanzini A, Santarelli M, et al. Synthetic Natural Gas via Integrated High-Temperature Electrolysis and Methanation:Part I—Energy Performance[J]. Journal of Energy Storage,2015, 1(12): 22-37.
[37]黄明,吴勇,文习之,等. 利用天然气管道掺混输送氢气的可行性分析[J]. 煤气与热力,2013,33(4):39-42.Huang Ming, Wu Yong, Wen Xizhi, et al. Feasibility Analysis of Hydrogen Transport in Natural Gas Pipeline[J]. Gas & Heat,2013, 33(4): 39-42(in Chinese).
[38]Zheng Y, Wang J, Yu B, et al. A Review of High Temperature Co-Electrolysis of H2O and CO2to Produce Sustainable Fuels Using Solid Oxide Electrolysis Cells (SOECs): Advanced Materials and Technology[J]. Chemical Society Reviews,2017, 46(5): 1427-1463.
[39]Shi Y, Luo Y, Cai N, et al. Experimental Characterization and Modeling of the Electrochemical Reduction of CO2in Solid Oxide Electrolysis Cells[J]. Electrochimica Acta, 2013, 88(2):644-653.
[40]Fu Q, Mabilat C, Zahid M, et al. Syngas Production via High-Temperature Steam/CO2Co-Electrolysis: An Economic Assessment[J]. Energy & Environmental Science, 2010, 3(10):1382-1397.
[41]Becker W L, Braun R J, Penev M, et al. Production of Fischer–Tropsch Liquid Fuels from High Temperature Solid Oxide Co-Electrolysis Units[J]. Energy, 2012, 47(1): 99-115.
[42]Al-Kalbani H, Xuan J, García S, et al. Comparative Energetic Assessment of Methanol Production from CO2: Chemical Versus Electrochemical Process[J]. Applied Energy, 2016,165: 1-13.
[43]Stempien J P, Ni M, Sun Q, et al. Production of Sustainable Methane from Renewable Energy and Captured Carbon Dioxide with the Use of Solid Oxide Electrolyzer: Athermodynamic Assessment[J]. Energy, 2015, 82: 714-721.
[44]Luo Y, Shi Y, Li W, et al. Synonous Enhancement of H2O/CO2, Co-Electrolysis and Methanation for Efficient One-Step Power-to-Methane[J]. Energy Conversion & Management,2018, 165: 127-136.
[45]Wendel C H, Gao Z, Barnett S A, et al. Modeling and Experimental Performance of an Intermediate Temperature Reversible Solid Oxide Cell for High-Efficiency, Distributed-Scale Electrical Energy Storage[J]. Journal of Power Sources,2015, 283: 329-342.
[46]Petipas F, Brisse A, Bouallou C. Benefits of External Heat Sources for High Temperature Electrolyser Systems[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2014, 39(11): 5505-5513.
[47]O’Brien J E, Mckellar M G, Harvego E A, et al. High-Temperature Electrolysis for Large-Scale Hydrogen and Syngas Production from Nuclear Energy – Summary of System Simulation and Economic Analyses[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(10): 4808-4819.
[48]Manage M N, Sorensen E, Simons S, et al. A Modelling Approach to Assessing the Feasibility of the Integration of Power Stations with Steam Electrolysers[J]. Chemical Engineering Research & Design, 2014, 92(10): 1988-2005.
[49]Balta M T, Kizilkan O, Yılmaz F. Energy and Exergy Analyses of Integrated Hydrogen Production System Using High Temperature Steam Electrolysis[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2016, 41(19): 8032-8041.
[50]Bierschenk D M, Wilson J R, Barnett S A. High Efficiency Electrical Energy Storage Using a Methane–Oxygen Solid Oxide Cell[J]. Energy & Environmental Science, 2011, 4(3):944-951.
[51]Jensen S H, Graves C, Mogensen M, et al. Large-Scale Electricity Storage Utilizing Reversible Solid Oxide Cells Combined with Underground Storage of CO2and CH4[J].Energy & Environmental Science, 2015, 8(8): 2471-2479.
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据北极星氢能网不完全统计,4月共计16个氢能项目传来消息,涉及氢能制储输用多个领域,详情如下:签约4月,甘泉堡经济技术开发区(工业区)与江苏富仕宝新能源科技有限公司签订投资协议,建设绿氢智慧能源一体化示范项目。项目建成后,可实现年产15万吨绿氢、60万吨绿色甲醇和40万吨绿氨项目。据了解,
北极星氢能网获悉,4月28日,中国石油化工股份有限公司(简称“本公司”)、中国石化集团公司与中国石化集团资本有限公司(简称“资本公司”)签订《增资协议》。据此,本公司及中国石化集团公司将对资本公司增资合计人民币19.9亿元,其中,本公司以现金增资人民币9.751亿元,中国石化集团公司以现金增
北极星氢能网获悉,4月27日,中化商务数字化服务平台发布金风绿能化工(兴安盟)有限公司200万千瓦风电制绿氢50万吨绿色甲醇示范项目电解水制氢厂(一期)项目T+EPC工程总承包成交结果公告。公告显示,西南化工研究设计院有限公司中标。详情如下:中标范围:从制氢装置进界区红线处开始,包含氢气储存、氢
4月29日-30日,第八届数字中国建设峰会在福建福州举办。在国家“双碳”战略持续推动的背景下,城市绿色高质量发展成为社会广泛关注的重要议题。4月30日,以“共建绿色城市新生态”为主题的城市绿色高质量发展峰会在福州市海峡国际会展中心5号馆成功举办。本次峰会聚焦“源网荷储一体化”建设路径等重点
4月30日,江苏电力交易中心发布关于收集《江苏省电力现货市场运营规则(V2.0版)》意见的公告,计划自5月份起,参考新版规则开展调电验证。经营主体包括发电企业、一类用户、售电公司、电网侧储能、虚拟电厂、微电网等。电网企业代理购电根据国家政策参与现货市场交易。其中,参与中长期交易的公用燃煤
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年4月27日-2025年4月30日期间发布的储能项目动态整理如下:65MW/100MWh!广东韶关市浈江区首个电网侧独立储能站开工4月25日上午,广东韶关浈江独立储能项目开工奠基仪式在国粤(韶关)电力有限公司举行。该项目由广东电网能源投资有限公司与国粤(
《电力辅助服务市场基本规则》出台全国统一电力市场落下“关键一子”作为全国统一电力市场“1+N”规则体系的关键“一子”,《电力辅助服务市场基本规则》(以下简称《规则》)日前出台,标志电力中长期、现货、辅助服务三大主要交易品种的规则顶层设计基本建立,也标志着我国电力市场改革迈出系统性突
近日,江苏省副省长方伟走访天合光能,就稳外贸工作及绿色低碳发展开展调研。光伏科学与技术全国重点实验室主任、天合光能董事长高纪凡陪同调研并汇报有关情况。方伟详细了解天合光能生产经营、科技创新及国际市场拓展情况,并与企业负责人座谈交流。当了解到天合光能210组件累计出货量稳居全球第一,
《电力辅助服务市场基本规则》(下文简称《规则》)的出台,标志着我国电力体制改革迈出了重要一步。随着新能源占比不断提高,电力系统对调频、备用等资源的需求大幅增加,需要通过市场化手段优化资源配置,提升电网调节能力,确保电力供应的安全与高效。《规则》的实施不仅有助于完善全国统一电力市场
随着国家“双碳”战略目标深入推进,新能源占比持续攀高。截至3月底,浙江光伏装机突破5000万千瓦,同比增长41%,占电源总装机近三分之一。这为绿色发展提供了基础,也让电网调度运行面临新压力。国网浙江电力调控中心值长詹文达介绍,海量新能源接入主要带来三大难题:一是“用不完”,尤其是节假日期
2025年4月29,北非能源行业盛会#x2014;#x2014;Solaramp;StorageLiveEgypt2025将在开罗国际展览中心重磅启幕!作为埃及实现2030年42%可再生能源目标的助推剂,这场展会不仅是技术展示的舞台,也是政策、资本与产业力量的碰撞场。从全球能源头部企业到中东光伏新贵,多家参展企业将在此呈现光伏、储能、
4月28日,湖南华菱线缆股份有限公司已正式获得由国际权威检测认证机构TV莱茵大中华区(简称“TV莱茵”)颁发的储能系统用线缆TV莱茵2PfG2693型式认证证书。华菱线缆采用了无氧纯铜或镀锡铜作为导体材料以提升导电性和耐腐蚀性,并使用高性能交联聚烯烃作为绝缘护套材料,结合辐照交联工艺来增强耐温性
在能源电力供需格局持续演变的新形势下,电力行业的高质量发展面临诸多挑战。作为我国“西电东送”的主力军,云南省秉持资源经济与能源产业“一盘棋”的战略布局,加速推进能源全产业链建设,为绿色能源强省建设提供支撑。双轮驱动破解“三缺”矛盾记者在云南多地调研时发现,缺电、弃电和调节能力不足
北极星储能网获悉,天眼查APP显示,近日,江门公用储能技术有限公司成立,法定代表人为杨慧,注册资本5000万元,经营范围包含:节能管理服务;风力发电技术服务;太阳能发电技术服务等。企查查股权穿透显示,该公司由越秀资本旗下南网越秀双碳股权投资基金(广州)合伙企业(有限合伙)、江门公用新能
北极星储能网获悉,4月30日,中国能建发布2025年第一季度报告。报告期,公司实现新签合同额、营业收入、归母净利润分别为人民币3,888.96亿元、1,003.71亿元和16.12亿元,同比分别增长5.75%、3.05%、8.83%,均创历史同期新高。公司表示,自主研发的世界首套300兆瓦级压缩空气储能示范项目湖北应城压气储
在全球能源转型的浪潮中,储能技术作为新型电力系统的“核心引擎”,正经历从“规模扩张”到“价值重塑”的关键跨越。尤其伴随数字化和人工智能等新兴产业发展,工商业储能正在迎来新的增长机遇。据新能安评估,中国工商业储能潜在市场空间超500GWh,但开发渗透率却不足3%。如何让储能“保值”,成为全
北极星储能网获悉,4月29日,梅雁吉祥在投资者互动平台上表示,公司持有广东吉洋能源45%的股权。吉洋能源的主要业务包括电力行业高效节能技术研发、储能技术服务、轨道交通专用设备。飞轮储能技术作为一种高效、环保的物理储能方式,在轨道交通领域优势显著,飞轮储能应用被列入《国家发展改革委商务部
近日,南京市宏观经济研究中心公布《2025年度南京市瞪羚企业名单》,林洋储能凭借在新型储能领域的持续创新与高质量发展,荣获南京市“瞪羚企业”称号!作为具有高成长性、高技术含量和高附加值特征的创新型企业群体,瞪羚企业已成为新质生产力的重要代表。2025年全国两会《政府工作报告》中提出“支持
据Eco-Business报道:在两年前的COP28气候大会上,各国签署了到2030年将可再生能源部署增加三倍的承诺,这一宣布受到了极大的欢迎和媒体关注。当时,在东南亚国家中,只有印度尼西亚和越南没有做出这一承诺,而菲律宾、泰国、马来西亚和新加坡则支持了这一协议。然而,该地区总体上并没有以科学家们所
引nbsp;言随着新能源占比快速提升,电力系统逐渐呈现“双高”特征,低惯量、低阻尼、弱电压支撑等问题凸显。当传统火电逐渐退出,谁来维持电网的电压和频率稳定?构网储能(Grid-FormingStorage)因其能提供电压、频率支撑能力,正成为破局的关键!什么是构网储能构网与跟网是并网运行时系统的两类基本
能源是国民经济的命脉。2025年一季度,在“双碳”目标和能源安全新战略引领下,我国能源保供扎实有力,产业结构持续优化。记者调研发现,国家能源行业转型升级浪潮下,越来越多民营企业逐“绿”而行,在加速布局能源领域中开辟发展新空间。阳春三月,湖北大冶。特变电工集团自主研发的±800千伏特高压
北极星储能网获悉,4月28日,工信部发布组织开展2025年度国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐工作的通知,推荐范围有五大方面,其中用能低碳转型技术包括清洁低碳氢制备及应用、高效储能、工业绿色微电网等可再生能源消纳技术;余热余压高效利用、系统能量梯级利用、电能替代等多能高效互补技术
2025年4月23日,全球领先的光储企业阿特斯阳光电力集团股份有限公司宣布,旗下子公司阿特斯储能科技有限公司(e-STORAGE)已与智利头部发电企业Colbún公司签订协议,将为智利阿塔卡马大区的“迭戈·德阿尔马格罗南(DiegodeAlmagroSur)”项目提供228兆瓦/912兆瓦时(MW/MWh)的电池储能系统。该项目将采用
两部委136号文发布之后,在储能市场引起了广泛而深刻的讨论。“这对储能来说是一种考验,也是一种希望。”精控能源副总经理王晨奇与北极星储能网分享了他的理解,“真正的储能,应该是电力交易的一个介质,它可以更有效地解决弃风弃光问题,又能令整个电力系统更健康,另外也有利于中国电力市场化的推
北极星储能网获悉,德国逆变器巨头SMA通过子公司SMAAmerica发布了一款重磅新产品,应用于源网侧储能解决方案的大型PCS——SunnyCentralStorageUP-S储能PCS。SunnyCentralStorageUP-S储能PCS采用先进的碳化硅(SiC)技术,实现了卓越的功率转换效率和构网能力。这一技术不仅显著降低了热负荷,还确保了
北极星氢能网获悉,3月20日,塞浦路斯能源、商业与工业部长乔治斯·帕帕纳斯塔修(GiorgosPapanastasiou)在英国驻塞浦路斯高级专员公署与Ideopsis公司主办的“储能与氢能解决方案大会”上发表演讲。他表示,在全球能源格局加速变化的背景下,各国都在调整能源战略,以确保能源安全、降低成本并推动绿
近日,新疆华电1.5GW/6GWh储能系统采购开标。公告显示,新疆华电项目6个标段共吸引了57家企业参与投标,从整体报价来看,范围为0.398元/Wh—0.565元/Wh,投标均价为0.4452元/Wh,其中有厂商报价0.398元/Wh,这也是行业首次进入“0.3元时代”。据测算,其0.398元/Wh的报价中,电芯成本占比约65%,若按当
近日,兰州大学氢能中心建设论证会在城关校区召开。中国工程院院士、校长杨勇平,中国科学院院士李灿研究员,副校长、天然产物化学全国重点实验室主任王为出席论证会。李灿表示,当前,氢能正迎来快速发展的战略机遇期,在兰州大学建设氢能中心,推动氢能产业高质量发展,共同打造氢能产业链和经济生态
近日,天合光能与享有盛誉的新加坡南洋理工大学进行技术合作签约。这一技术合作通过南洋理工大学的能源研究院(ERI@N)和电力工程中心(CPE)共同开展,围绕储能配置规划和能量管理关键技术及应用项目,涵盖从项目初始投资测算,项目配置设计到后期运维管理等全流程智慧储能解决方案。通过构建AI#x2B;
北极星储能网讯:近日,日本能源展期间,储能再次成为主角!华为数字能源、科华数能、沃尔沃遍达推出了储能新品。而中国储能企业也再次开启了抢单模式,宁德时代、东方日升储能等企业分别签署新的合作。其中,国轩高科携全新首发的7MWh集装箱储能系统与650Ah大容量储能电芯首次亮相,签订合作总规模超7
北极星储能网获悉,2月4日,美国储能解决方案供应商StrytenEnergyLLC宣布,其控股公司StrytenCriticalE-StorageLLC与LargoInc.的子公司LargoCleanEnergyCorp.(LCE)签署协议,计划成立合资企业StorionEnergyLLC,通过电解液租赁模式以提供更具有价格竞争力的高质量美国生产钒电解液,以推动全钒液流电
与1000V、1500V、2000V低压储能技术相比,高压级联储能技术尤其在大型储能电站中,兼具高安全、高经济性和高效率特点,在大储领域前景广阔,一旦被市场广泛认可,份额可超过50%,市场规模达数千亿级别。储能降本“剑指”高压化过去一年,随着电池材料的大幅降价,储能电芯价格已从2023年初超0.95元/Wh
春节前夕,在山东泰安肥城市边院镇的肥城光明岩盐有限公司120万吨/年扩能项目现场,寒风凛冽,一群身穿红色工作服的山东省煤田地质局第二勘探队施工人员正在紧张地操作着钻机打井。“现在打的这口水平对接井,已经打了1100米,还有不到500米,越往下钻,施工难度就越大,估计再有10多天就能完成。”项
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