扁平管固体氧化物电池

合成气可逆运行不积碳

一种可直接使用煤炭地下气化合成气发电和电解CO₂的扁平管固体氧化物电池，在750°C下100个循环（250小时）可逆运行后无积碳。

Liu, Shuai · Sang, Junkang · Cun, Lu · 杨钧 · 张洋 · Zhu, Liangzhu · 王建新 · Chai, Maorong · Chen, Liang · 官万兵

International Journal of Hydrogen Energy 2024

参数信息

最大功率密度

329.4 mW cm⁻²

电流密度

650.8 mA cm⁻²

可逆循环次数

100

技术优势

用合成气不积碳

在750 °C下用Swan Hills合成气运行100个可逆循环（250小时）后，电池燃料通道表面未检测到积碳，说明该结构能有效抑制碳沉积。

功率密度高

以Swan Hills合成气为燃料、750 °C时，电池最大功率密度达到329.4 mW cm⁻²，1.4 V下电流密度为650.8 mA cm⁻²，可直接用于高效发电。

双向可逆运行

电池在合成气下完成了100次（250小时）的可逆循环，既可作为燃料电池发电，也可切换为电解模式电解CO₂，提高了系统灵活性和利用率。

应用场景

• 煤炭地下气化发电：将煤炭地下气化合成气直接用于扁平管电池发电，无需地面重整或净化，缩短流程并降低损耗。
• CO₂电解制合成气：在电解模式下，电池可将CO₂转化为合成气，实现碳资源的循环利用，并可与波动性可再生能源耦合储能。
• 可逆固体氧化物电池：同一电池可在燃料电池与电解模式间切换，提高设备利用率，适合分布式能源系统和电网调峰。
• 清洁煤电：利用煤炭地下气化合成气发电并抑制积碳，可减少污染物排放，同时通过CO₂电解实现部分碳闭环。