The invention discloses an optimized structure of a solid oxide electrolysis cell combined foam flow field, in particular: the cathode inlet cavity distribution area, the cathode metal foam and the cathode outlet cluster area are sequentially connected to form a cathode flow field, and the flow field is arranged between the cathode bipolar plate and the cathode gas diffusion layer. The anode inlet cavity distribution, the anode metal foam and the anode outlet cluster area are horizontally connected to form the anode flow field, and the flow field is placed between the anode bipolar plate and the anode catalytic layer. The order of the connection between the cathode inlet cavity distribution, the cathode metal foam and the cathode outlet assembly area is inversed with the connection sequence of the anode corresponding area, and the direction of the two gas flow paths crosses. Metal foam has good conductivity and thermal conductivity, and has larger porosity. It can transfer gas from the flow field to the diffusion layer and catalytic layer, thereby increasing the concentration of reactants in the cathode catalyst layer, reducing the concentration of anode products, and improving the uniformity of material distribution.
【技术实现步骤摘要】
固体氧化物电解池组合泡沫流场的优化结构
本专利技术属于电化学与电解池领域,具体涉及一种固体氧化物电解池新型流场的结构。
技术介绍
由于能源需求的增加和二氧化碳的大量排放,可再生能源技术和节能减排技术成为国内外研究的焦点。环境中CO2含量的增加使得CO2储存与利用成为降低CO2含量的有效方式。固体氧化物共电解池能将可再生能源发电产生的电能以化学能形式储存,同时将CO2转化为有用的燃料(合成气),实现CO2有效储存和利用。因此,固体氧化物电解池被认为是CO2中性循环和利用是一种非常有前景的方法。目前,固体氧化物电解池流场结构一般采用传统沟与脊的结构。该结构中反应气体从流道向脊下多孔介质中的传输阻力过大,使得反应气体在多孔介质中的分布不均匀。同时电子从多孔层向脊传输的横截面积小,从而导致较大的活化过电势和欧姆过电势。研发良好的流场结构可以改善固体氧化物电解池传热传质特性,从而提升电解池电解效率、降低电解电压,是优化固体氧化物电解池性能的重要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种固体氧化物电解池的组合泡沫流场结构。将传统结构替换为组合泡沫流场结构,以达到提高电池导热、导电和传质的性能。固体氧化物电解池组合泡沫流场的优化结构包括:阴极双极板、阴极入口空腔分配区、阴极金属泡沫、阴极出口集聚区、阴极气体扩散层、阴极催化层、固体氧化物电解质层、阳极催化层、阳极入口空腔分配区、阳极金属泡沫、阳极出口集聚区和阳极双极板等。其技术连接方案为:阴极入口空腔分配区、阴极金属泡沫和阴极出口集聚区依次水平连接形成阴极流场,并且该流场置于阴极双极板和阴极气体扩散层之间。阳极入口空腔 ...
【技术保护点】
1.固体氧化物电解池组合泡沫流场的优化结构,包括阴极双极板、阴极入口空腔分配区、阴极金属泡沫、阴极出口集聚区、阴极气体扩散层、阴极催化层、固体氧化物电解质层、阳极催化层、阳极入口空腔分配区、阳极金属泡沫、阳极出口集聚区和阳极双极板,其特征在于:阴极入口空腔分配区(2)、阴极金属泡沫(3)和阴极出口集聚区(4)依次水平连接形成阴极流场,并且该流场置于阴极双极板(1)和阴极气体扩散层(5)之间;阳极入口空腔分配区(9)、阳极金属泡沫(10)和阳极出口集聚区(11)依次水平连接形成阳极流场,并且该流场置于阳极双极板(12)和阳极催化层(8)之间,阴极入口空腔分配区、阴极金属泡沫和阴极出口集聚区连接的顺序与阳极入口空腔分配区、阳极金属泡沫和阳极出口集聚区的连接顺序互逆,气体分别通过阴极入口空腔分配区和阳极入口空腔分配区进入电解池,两种气体流道的方向交叉,并且阴极入口空腔分配区入口位置、阴极出口集聚区出口位置的设置与阳极相应的位置错开。
【技术特征摘要】
1.固体氧化物电解池组合泡沫流场的优化结构,包括阴极双极板、阴极入口空腔分配区、阴极金属泡沫、阴极出口集聚区、阴极气体扩散层、阴极催化层、固体氧化物电解质层、阳极催化层、阳极入口空腔分配区、阳极金属泡沫、阳极出口集聚区和阳极双极板,其特征在于:阴极入口空腔分配区(2)、阴极金属泡沫(3)和阴极出口集聚区(4)依次水平连接形成阴极流场,并且该流场置于阴极双极板(1)和阴极气体扩散层(5)之间;阳极入口空腔分配区(9)、阳极金属泡沫(10)和阳极出口集聚区(11)依次水平连接形成阳极流场,并且该流场置于阳极双极板(12)和阳极催化层(8)之间,阴极入口空腔分配区、阴极金属泡沫和阴极出口集聚区连接的顺序与阳极入口空腔分配区、阳极金属泡沫和阳极出口集聚区的连接顺序互逆,气体分别通过阴极入口空腔分配区和阳极入口空腔分配区进入电解池,两种气体流道的方向交叉,并且阴极入口空腔分配区入口位置、阴...
【专利技术属性】
技术研发人员:尹燕,杜迎梦,焦魁,杜青,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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