利用热力学方法评估用于固体氧化物电解池（SOEC）/固体氧化物燃料电池（SOFC）系统的氢载体的性能与效率

《Energy Technology》：Evaluating the Performance and Efficiency of Hydrogen Carriers for the SOEC/SOFC System with Thermodynamic Methods

本研究探讨固态氧化物燃料电池（SOFC）与电解槽（SOEC）混合系统在间歇可再生能源整合中的性能与效率，以太阳能为输入能源，比较氨与氢作为燃料和储能介质时系统输出功率及效率。实验表明，氢系统在相同条件下具有更高的电解效率和更低的输入功率需求。

　　

摘要

本研究探讨了固体氧化物燃料电池（SOFC）与固体氧化物电解池（SOEC）混合系统在集成间歇性可再生能源时的性能与效率。研究以太阳能作为可再生能源输入，并评估了该系统在以氢气和氨气作为主要燃料及能量储存介质时的运行情况。分析了不同燃料来源对发电量和电解效率的影响，以评估它们对可再生能源与SOFC/SOEC系统整合的作用。对于以氨气为燃料的SOFC系统，在70%的燃料利用率和3000 A/m2的电流密度下，873 K、923 K、973 K和1023 K时的净输出功率分别为7.41 kW、8.72 kW、9.87 kW和11.00 kW，相应的系统效率分别为15.76%、27.82%、42.00%和58.53%。当使用氢气作为燃料时，在相同条件下，净输出功率分别增加到7.56 kW、8.82 kW、9.93 kW和11.30 kW，系统效率分别为35.48%、41.38%、46.55%和53.00%。对于电流密度为3000 A/m2、蒸汽利用率为70%的SOEC系统，氨气生产系统所需的输入功率分别为873 K时28.99 kW、923 K时25.11 kW、973 K时23.12 kW和1023 K时21.26 kW，系统效率分别为45.39%、52.41%、57.13%和61.90%。在相同的运行条件下，氢气生产系统在873 K、923 K、973 K和1023 K时的输入功率分别比氨气系统低2.36 kW、2.59 kW、2.84 kW和3.32 kW，相应的电解效率分别提高了11.13%、14.57%、17.68%和22.17%。这些结果表明，在相同的运行条件下，氢气生产系统具有更高的效率和更低的功率需求。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。