高效製氫新策略

據外國媒體報道：聯合國UNIST的一個聯合研究小組已經推出了在氫氣生產中具有超高電化學性能的混合固體電解電池（Hybrid-Solid Electrolysis Cell
，Hybrid-SOEC）係統。與其他水電解係統相比，新係統具有成本效益和極高的氫氣生產效率，因而極具市場前景而備受關注。

這一突破是由UNIST能源與化學工程學院的Guntae Kim教授與韓國能源研究所（KIER）的Tak-Hyoung Lim教授和Sookmyung女子大學的Jeeyoung Shin教授共同領導。

固體氧化物電解池（SOEC）由you兩liang個ge電dian極ji和he一yi個ge全quan部bu處chu於yu固gu態tai的de電dian解jie質zhi組zu成cheng。因yin為wei該gai係xi統tong不bu需xu要yao補bu充chong失shi去qu的de電dian解jie質zhi，同tong時shi消xiao除chu了le腐fu蝕shi問wen題ti，因yin而er極ji有you可ke能neng成cheng為wei製zhi氫qing設she施shi的de新xin選xuan項xiang。此ci外wai，SOEC也在較高溫度（700-1000°C）下運行，這有助於降低電能消耗。

Kim教授和他的研究團隊一直在尋求使用SOEC提高氫氣生產能源效率的方法。在這項研究中，研究小組提出了基於混合離子導電電解質的混合SOEC的新概念，係統允許在氫氣和空氣電極兩處發生水電解。

傳統的SOEC電解質隻允許將氫離子或氧離子中的一種從一個電極輸送到另一個電極。在輸送氧離子的SOEC電解質係統中


，氧離子輸送到陽極

，在陽極發生水電解，產生氫氣。相反
，傳輸氫離子的SOEC電解質會在陰極處發生水電解
，並產生氧氣。

理li論lun上shang，使shi用yong傳chuan輸shu氫qing離li子zi和he氧yang離li子zi的de電dian解jie質zhi，可ke以yi在zai電dian池chi的de兩liang側ce生sheng產chan兩liang種zhong電dian解jie產chan物wu，即ji氫qing氣qi和he氧yang氣qi。這zhe可ke以yi大da大da提ti高gao氫qing氣qi產chan量liang。在zai這zhe項xiang研yan究jiu中zhong
，研yan究jiu團tuan隊dui著zhe重zhong對dui電dian解jie質zhi性xing質zhi進jin行xing控kong製zhi。研yan究jiu團tuan隊dui探tan索suo了le一yi種zhong基ji於yu混hun合he離li子zi導dao體ti的deSOEC，該混合離子導體可以同時傳輸氧離子和質子
，稱為Hybrid-SOEC。

與其他文獻報道的SOECs和其他代表性的水電解裝置相比
，Kim教授的係統需要更少電力以產生氫氣，同時，係統還表現出優異的電化學性能和穩定性。混合SOEC在超過60小時的連續工作後沒有表現出任何可觀察的性能下降，這意味著係統成為了強大的製氫係統。

本成果采用了具有優良電化學性能的層狀鈣鈦礦作為雜化SOEC的電極。通過在混合離子導電電解質上添加優異的電極材料
，帶來了電化學性能的提高。結果表明
，在700℃，電解電壓為1.5V時，相應的產氫量為每小時1.9L。這比現有的高效水電解槽的製氫效率高出四倍。

研究結果已於2017年12月5日在納米能源網上公布。

參考文獻

Junyoung Kim et al., “Hybrid-solid oxide electrolysis cell: A new strategy for efficient hydrogen production,” (2017), Nano Energy.