与专用于纯 SOEC 或 SOFC 模式的电池组相比,专用于 rSOC 操作的电池组需要改进。从电解电池组开始,欧洲项目 REFLEX 进行了改进,主要是为了增强反应物分布、降低压降、集成专门作为 REFLEX 项目的一部分开发的新电池,最后集成更大的电池以降低电池组和系统成本和占地面积。为了便于操作,优化了与系统的机械连接。对两个 5 电池组内的参考和优化电池进行了长期降解测试。组装了一个全尺寸 25 电池电池组,集成了优化的气体管线连接、特定的电池组夹紧系统和将电池组集成到 REFLEX 模块所需的内部电气绝缘。出于前瞻性考虑,首先生产并集成在 5 电池电池组中,然后是 25 电池电池组中的扩大电池。最后,在交付 20 个电池组以集成到 REFLEX 模块之前,检查了它们在预批量制造过程中的性能稳定性。
效率[2]和低污染物排放。[3]解决当前系统成本和长期稳定性的限制将使该技术得到广泛的商业化。[4]将电池工作温度从当前设备中的800°C以上降低到700°C以下被普遍认为是解决上述问题的有效方法,因为它可以提高CO2-H2O共电解的效率,[5]通过使用较便宜的互连材料来降低成本,[6]并减轻结构退化,包括阳离子传输[7]和颗粒粗化。[8]面积比电阻(ASR)与阴极材料的氧还原能力密切相关。[5]降低SOFC工作温度的一个显着缺点是总电池电阻增加,这将导致电池的功率输出降低。 [9] 因此,人们投入了巨大的精力来开发具有催化活性的正极材料,这种材料在 700°C 以下的温度下表现出理想的 ASR。混合离子和电子导电 (MIEC) 氧化物 Ba 0.5 Sr 0.5 Co 0.8 Fe 0.2 O 3 − δ (BSCF) 是基准正极材料之一 [9] ,因为它具有良好的电极
晶格、自旋和轨道自由度之间的相互作用。[1] 这些晶体可以容纳各种决定其性质的阳离子物种,从而产生不同的电子、磁性和光学行为。[2] 例如,它们的催化活性和性能可受到 A 位和/或 B 位阳离子取代或部分取代的显著影响。[3–6] 在众多用于催化应用的钙钛矿中,Sr 掺杂的镧铁氧体 (La 1 −xSr x FeO 3 ; LSFO) 在光催化水分解方面引起了特别的关注,[7–10] 其中 Fe 作为 B 位过渡金属阳离子驱动选择性氧化。 La 3 +阳离子被氧化态较低的阳离子(即Sr 2 +)取代,导致B阳离子部分氧化为氧化态较高和/或形成氧空位,从而产生更佳的催化活性。[10] 钙钛矿能够容纳多种取代基和掺杂剂,这为其组成和相关氧化态提供了很大的灵活性。这种可调性反过来又使得可以根据各种应用调整钙钛矿的物理化学性质,例如固体氧化物燃料电池(SOFC)中的阴极材料、非均相催化中的催化剂和氧载体、氧分离膜和固态气体传感器。[11]
摘要:可逆的氧化物细胞(RSOC)以燃料和化学物质的形式在电能和化学能之间具有有效的环状转化,从而为长期和高容量能量存储提供了途径。在研究中,氢,甲烷和氨的不同燃料中,作为碳中性能量载体引起了极大的关注。在这里,我们比较了基于这三种燃料的能源效率和RSOC的能量需求。在燃料电池运营方式(能源产生)中,甲烷和氨都考虑了两种不同的途径。路线1和2分别涉及内部改革(对于甲烷)或破裂(对于氨)和外部改革或破裂。使用氢作为燃料的使用提供了最高的往返效率(62.1%),其次是甲烷,然后是甲烷,乘以1号公路(43.4%),氨(41.1%)(41.1%),乘以2(40.4%)的甲烷,以及以1(39.2%)为单位的氨(40.4%)。内部氨开裂的较低效率与外部对应物相反,可以归因于最先进的燃料电极材料的催化活性和稳定性,这是该技术规模的主要障碍。初步的成本估算表明,以SOEC模式产生的氢,甲烷和氨的价格分别为〜1.91、3.63和0.48 $/kg。在SOFC模式下,使用氢,内部改良的甲烷和内部破裂的氨的发电成本分别为〜52.34、46.30和47.11 $/MWH。
目前正在开发多种类型的能源技术,重点关注能源安全和可持续性问题。在这些不同的技术中,燃料电池微电网系统是解决能源匮乏的孤立和岛屿社区(尤其是菲律宾等群岛国家)的合适解决方案。燃料电池技术的选择多种多样,它们之间的弱点、优势和特点相互冲突,这使得选择变得困难。本研究采用称为 VIKOR(Vise Kriterijumska Optimizacija Kompromisno Resenje)的多标准决策方法,作为一种系统方法,对微电网分布式系统中固定电源应用的不同燃料电池技术进行排名。竞争技术的运行特性基于技术和经济指标进行评估——能源效率(%)、寿命(小时)、功率密度(kW/m 3 )、比功率(W/kg)和成本($/kW)。不同指标的数据来自文献中可用的研究,并利用 VIKOR 算法进行评估。结果表明,聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 是最合适的燃料电池技术,评估指数 Q = 0。不同燃料电池技术的排名如下:PEMFC > PAFC > SOFC > MCFC > AFC > DMFC。PEMFC 具有高比功率、高功率密度和紧凑设计等优点。本研究结果表明,VIKOR 可用于评估各种技术和经济指标。这种方法可以指导决策者为偏远社区的微电网电力系统选择最佳的燃料电池技术。
我在马德里康普顿斯大学的固态化学小组获得了化学博士学位,指导教授是 Emilio Morán 教授和 Rainer Schmidt 博士。我的论文“无机材料的微波辅助合成与表征”于 2014 年通过了欧洲博士学位答辩,并获得了“优异”和“特别提名” (Premio Extraordinario de Doctorado)。我在 CRISMAT Ensicaen(法国国家科学研究院)进行了博士前研究(4 个月),在那里我致力于开发使用微波辐射合成热电材料的新型方法。获得博士学位后,我加入了雷丁大学固态小组(Anthony Powell 教授的小组)(32 个月),担任博士后研究助理。我的科学活动属于能源材料(热电)的合成、结构和物理表征领域。这项工作是与工业伙伴密切合作完成的。我还提供了支持和技术咨询,帮助 Johnson Matthey PLC 在 Sonning Common(英国)开发自己的内部能力。从 2017 年 2 月到 2018 年 3 月,我一直是“Juan de la Cierva-formación”研究员(西班牙 MINECO 项目),在马德里材料科学研究所 (ICMM) - CSIC 工作,我是 2D 铸造研究小组(Mar García 教授的小组)的成员,致力于研究凝聚态物质的物理特性。 2018 年 4 月,我开始担任“Atracción de Talento –M2- Comunidad de Madrid”研究员,在马德里康普顿斯大学固态化学小组研究能源材料(热电、固体氧化物燃料电池、电池)的合成和表征,并获得了 ICMM-CSIC 的居里夫人奖学金 (MSCA-IF),从事 2D 材料的制备和表征。2019 年 9 月,我开始担任马德里康普顿斯大学无机化学系助理教授 (PAD) 的新职位,自 2023 年 1 月起,我担任副教授 (PCD)。2021 年,我获得了西班牙 I3 认证。我的研究主要集中在通过替代方法合成能源材料(电池、热电、SOFC 的组件)、通过中子粉末衍射和同步加速器 X 射线衍射研究这些材料的结构以及非分子材料的电、热和磁输运特性。我是 48 篇文章(32 篇 Q1 和 14 篇 D1;其中包括:Adv Funct Mater、Chem Mater、J Mater Chem A、Inorg Chem、J Eur Ceram Soc、Nanoscale)和 5 个书籍章节的合著者,h 指数为 21(1555 次引用,Google Scholar)。我是《固体化学杂志》、《晶体与纳米材料》3 期特刊的客座编辑。我是 RSC、ACS、Wiley、Springer- Nature、Elsevier、MDPI 期刊的审稿人,我评估过阿根廷研究机构的项目,并担任过 4 次博士论文答辩的评委。我在 22 个国家和 28 个国际会议上展示了我的研究成果(共 90 篇论文),并 10 次在会议和研讨会上担任受邀演讲嘉宾(其中包括:2022 年聚合物和先进材料国际会议、2022 年为期 3 天的材料科学国际会议、2021 年欧洲先进材料大会)。我参与了 15 个不同的研究项目,包括 3 个欧洲项目(其中 1 个作为 PI,CHEM2D - DLV-794126,158K 欧元)和 12 个国家/地区项目(3 个作为 PI:马德里社区项目,PR65/19-22459,54K 欧元;科学和创新部,TED2021-129569A-I00,230K 欧元;科学和创新部