开路状态下固体氧化物电解槽制备合成气的模型设计与验证

作     者：高颖 张涛 李青山 孙元娜 李植 王涛 王俊勃 刘江南 GAO Ying;ZHANG Tao;LI Qingshan;SUN Yuanna;LI Zhi;WANG Tao;WANG Junbo;LIU Jiangnan

作者机构：西安工程大学材料工程学院陕西西安710048 

基　　金：国家自然科学基金(22109124) 陕西省重点研发计划(2024SF-YBXM-431,2024GX-YBXM-463) 全国大学生创新创业训练计划(S202310709111,S202310709023) 陕西省青年人才托举计划(20210421) 西安市纺织复合材料重点实验室科技指导性项目(xafzfc-zd05) 陕西省技术创新引导计划(2024QCY-KXJ-021) 陕西省科技厅三项改革项目(2024ZC-YYDP-17) 

出 版 物：《低碳化学与化工》 (Low-Carbon Chemistry and Chemical Engineering)

年 卷 期：2024年第49卷第6期

页      码：95-104页

摘      要：固体氧化物电解槽(SOEC)可将H_(2)O和CO_(2)通过共电解转化为合成气(H_(2)和CO),从而实现CO_(2)的捕集与利用。然而,除了电化学反应,反应气体在高温下的逆水汽反应(RWGS反应)对该过程也存在一定影响。为了探究RWGS反应在合成气制备中的作用,建立了一种纽扣型SOEC在开路状态下制备合成气的二维模型,研究了开路状态下进气组分和操作温度对SOEC支撑层中RWGS反应的影响。将模型仿真结果与实验数据进行对比验证,确保了模型的可靠性。结果表明,入口气体中还原性气体H_(2)含量(物质的量分数,下同)是影响RWGS反应速率的首要因素,H_(2)含量越高,RWGS反应速率越快。当H_(2)含量为30%时,CO_(2)转化率在29%以上;当H_(2)含量为10%时,CO_(2)转化率仅为9%~10%。此外,在H_(2)含量一定的情况下,RWGS反应速率主要与CO_(2)含量呈正相关,在入口气体中提高CO_(2)或者H_(2)含量,可不同程度提高开路状态下的CO_(2)转化率。更高的操作温度有利于RWGS反应更快进行,且在H_(2)含量一定的情况下,进气组分中CO_(2)含量越高,RWGS反应速率的变化率也越大。

主 题 词：固体氧化物电解槽 共电解模型 逆水汽反应 合成气 

学科分类：080703[080703] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

D　O　I：10.12434/j.issn.2097-2547.20230379

馆 藏 号：203127706...