上海应物所成功实现十千瓦级固体氧化物共电解二氧化碳/水蒸气制备氢碳比可调的合成气技术
发布时间：
2023-11-14 16:18
基于固体氧化物电解池(SOEC)技术高温(650-800℃)电解CO2，相比热催化转化、光催化、常温电解等技术，具有能耗低、单程转化率高、寿命长等优势。因此SOEC技术在规模化电解CO2制备合成气领域拥有广阔的应用空间。
中国科学院上海应用物理研究所的SOEC团队在中国科学院变革性洁净能源关键技术与示范专项的支持下，结合前期研究成果，掌握了高温共电解制备合成气的关键技术。团队采用模块化设计理念，成功研制了十千瓦级高温共电解装置，形成了完整的系统工艺包，并在2023年6月通过了由中国科学院及高校组成的专家团队的技术验收。该装置电解功率最高为10.14 千瓦，CO2单程转化率为77.9%，合成气产生速率3.08 Nm3/h，合成气中H2/CO比值可在1.3-4.8范围内调节，装置稳定运行达210小时。
十千瓦级高温共电解制备合成气装置的研制成功，标志着上海应物所的SOEC高温共电解制备合成气技术率先从实验室向中试验证迈出了坚实的一步。该技术的突破代表着电力经由合成气转天然气、电力转燃料、电力转化学品等技术将走出实验室，未来通过储能、能源转换等方式将电力、热力、运输以及工业紧密联系起来。基于可再生能源制备的绿色燃料将取代石油、天然气、煤等传统化石燃料成为“主要能源”，为“双碳”科技创新提供关键的技术支撑，推动我国能源低碳转型。
自2010年，上海应物所开展了固体氧化物电解技术研究工作，并提出了基于钍基熔盐堆系统的多能融合新能源体系。经过团队不懈努力，接连获得重要研究进展：
2013年，采用单体电解池完成了固体氧化物共电解制备合成气的原理验证，实现一步法制备合成气。
2016年，成功研制国内首套千瓦级高温共电解实验原型机，合成气生成速度207 NL/h，法拉第效率约98%，CO2单程转化率为46.3%，稳定运行150 小时。
经过多年的科学研究和技术攻关，上海应物所SOEC团队已经建成了系统完备的SOEC技术研发平台，开发了材料、电池、电堆、模组和系统集成技术，掌握了关键设备和电堆模组耦合等核心技术，并拥有CMA制氢材料与氢能产品检验检测中心。未来将持续致力于技术创新，为实现高水平科技自立自强贡献力量。
来源：
中国科学院上海应用物理研究所
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