氧离子传导型固体氧化物电解池,英文简称O-SOEC,是一种电解水制氢技术,以固体氧化物陶瓷为电解质材料,在电解质中传导氧离子,在高温条件下实现电解水制氢,将电能转换为化学能。
按照技术原理来划分,固体氧化物电解池(SOEC)可以分为氧离子传导型(O-SOEC)、质子传导型(H-SOEC)两种。H-SOEC在工作温度、运行稳定性、离子电导率等性能方面优势明显,但电解质与电极材料要求高、技术难度高,目前仍处于技术研发阶段。
O-SOEC电解质采用固体氧化物陶瓷,例如高温离子电导率优的氧化钇稳定氧化锆(YSZ);电极可以采用铌酸钛(Nb2TiO7)、镍基氧化钇稳定氧化锆(Ni-YSZ)金属陶瓷、亚锰酸镧锶-氧化钇稳定氧化锆(LSM-YSZ)等。O-SOEC材料可选择性多样,能够在高电流密度下运行,能量转化效率高,电能消耗低,可以较小面积电池实现大规模氢气生产。
为保证能量转化效率,O-SOEC工作温度要求高,通常为600-1000℃,这造成材料降解严重,设备性能退化加快,使用寿命缩短,因此所采用的材料特别是阴极材料,高温稳定性、抗氧化性、可靠性、使用寿命等要求高。此外,O-SOEC阴极产生的氢气会与输入的水蒸气混合,氢气回收需进行干燥,增加了运行成本。
新思界
行业分析人士表示,在海外,德国、法国、丹麦、美国等国家已有企业实现O-SOEC商业化应用,行业发展速度快,代表性企业主要有德国Sunfire、法国Genvia、丹麦Topsoe、美国Fuelcell Energy、美国康明斯等。
我国O-SOEC研究机构主要有华中科技大学、中国科学技术大学、北京理工大学、清华大学、南京工业大学、中国科学院上海应用物理研究所等。我国O-SOEC布局企业主要有北京质子动力、上海翌晶氢能、上海氢程科技、武汉华科福赛、北京思伟特、上海中弗新能源等。我国O-SOEC行业发展目前仍处于小规模示范阶段,落后于国外,但规模化发展速度正在加快。