日前，DeutschesZentrumfürLuft－und Raumfahrt（DLR）的一個團隊成功地將太陽能熱量集成到固體氧化物電解槽中。

原型系統(tǒng)的實驗裝置由太陽能模擬器，太陽能蒸汽發(fā)生器，蒸汽蓄能器和固體氧化物電解器組成。

用于制氫的太陽能加熱固體氧化物電解槽系統(tǒng)的實驗裝置

用太陽能蒸汽發(fā)生器生產(chǎn)最大流量為5.0 kg h^-1的熱蒸汽，與10％H₂混合的一小部分（0.58kg h^-1）供應(yīng)至12-cell細胞固體氧化物電解器堆，并使用2千瓦電力。

在770℃和－1.25Acm^-2的電流密度下，該電解槽效率為93％時，蒸汽轉(zhuǎn)化率達70％。目前，關(guān)于這項研究的論文已發(fā)表在“電源雜志”上。

研究人員表示，在更廣泛地使用諸如風能，光伏和太陽能熱能的可再生能源的背景下，由于可再生能源的間歇可用性以維持電力基礎(chǔ)設(shè)施的高穩(wěn)定性，因此需要化學能源載體用于電力存儲。水電解被認為是用于生產(chǎn)可持續(xù)氫氣作為這種能量載體的有希望的途徑。

堿性電解作為數(shù)十年來經(jīng)過充分驗證的技術(shù)，以及最近的質(zhì)子交換膜（PEM）電解，目前正在低溫100°C以下的低溫范圍內(nèi)開發(fā)用于高性能間歇操作。

與低溫電解技術(shù)相比，在700－1000℃的高溫狀態(tài)下操作的固體氧化物電解（SOE）是一種有前景的新技術(shù)，其提供了一些額外的優(yōu)點。

固體氧化物電解電池（SOEC）和電池堆的顯著更高的操作溫度導(dǎo)致更快的反應(yīng)動力學，從而實現(xiàn)潛在更高的電效率。從熱力學觀點來看，吸熱水分解反應(yīng)的部分能量需求可以通過來自太陽能熱能的高溫熱量或來自工業(yè)過程的廢熱來提供，因此顯著降低了電能需求。

在傳統(tǒng)的高溫蒸汽電解中，水分解的總能量需求作為電力供應(yīng)。如前所述，通過太陽輻射的集中提供的高溫熱，例如在太陽能塔中，可以在SOE工藝中引入，用于蒸發(fā)和過熱水。

管式太陽能接收器作為將太陽能熱量集成到SOE工藝中的關(guān)鍵部件，已經(jīng)開發(fā)用于在科隆的DLR高通量太陽能模擬器中運行。在DLR項目“Future Fuels”的框架中，已經(jīng)實現(xiàn)了由太陽能模擬器的熱量驅(qū)動的太陽能接收器與固體氧化物電解器的組合。

水分解反應(yīng)的熱力學與溫度的關(guān)系

研究人員在700℃和－1.0Acm^-2的穩(wěn)態(tài)操作總共進行了4小時，總共產(chǎn)生1600L的H₂，證明了太陽能熱SOEC操作的可行性。

實驗表明，堆棧行為與蒸汽質(zhì)量流量之間存在強烈的相互作 因此，正確控制蒸汽質(zhì)量流量至關(guān)重要。而進一步的系統(tǒng)優(yōu)化包括減少外圍加熱管，增加系統(tǒng)部件的隔熱性和開發(fā)高溫蒸汽蓄能器。

據(jù)報道，該實驗首次成功地將太陽能熱量集成到商業(yè)固體氧化物電解中，實現(xiàn)了高效的氫氣生產(chǎn)。

來源： OFweek氫能網(wǎng)