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近日，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)面向高溫電解水蒸氣制氫的應(yīng)用方向，在高溫質(zhì)子導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)研究和電解水蒸氣制氫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面取得了重要進(jìn)展，研制的管式高溫電解堆連續(xù)運(yùn)行超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)。相關(guān)材料體系的研究結(jié)果國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。
隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的多元化調(diào)整、分布式供能和燃料電池汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)氫氣的需求將大幅增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2030年全國(guó)需求將達(dá)3500萬(wàn)噸；采用可再生能源電解制取“綠氫”，是實(shí)現(xiàn)2060年“碳中和”目標(biāo)的有效路徑。高溫質(zhì)子導(dǎo)體材料是在含氫或含水蒸氣氣氛下具有質(zhì)子導(dǎo)電性的一類(lèi)稀土氧化物材料，以質(zhì)子導(dǎo)體型電解池為核心的高溫電解制氫系統(tǒng)具有制氫效率高、純度高、無(wú)需分離后處理、規(guī)模靈活便于分布式部署等優(yōu)勢(shì)，批量化后的制氫成本可低至15元/kg以下，有望應(yīng)用于加氫站等場(chǎng)所，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是目前氫能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)方向之一。
經(jīng)過(guò)多年的研究積累，研究團(tuán)隊(duì)已具備從材料到器件的基礎(chǔ)研究和工程化開(kāi)發(fā)能力，建立了管式電解池的研制和測(cè)試平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)室小批量制備的電池衰減率可達(dá)0.4%/1000 h（滿(mǎn)足5年以上使用壽命），集成的多管電堆已穩(wěn)定運(yùn)行11000 h以上，是目前該體系公開(kāi)報(bào)道的最長(zhǎng)運(yùn)行紀(jì)錄。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在推進(jìn)該項(xiàng)電解水蒸氣系統(tǒng)耦合可再生能源制取“綠氫”的示范工程。
圖1.實(shí)驗(yàn)室小批量制備的管式電解池及其制氫穩(wěn)定性測(cè)試
圖2.集成的kW級(jí)電解制氫樣機(jī)及模塊運(yùn)行穩(wěn)定性結(jié)果
