2.1立方米

由中科院宁波材料所燃料电池技术团队和浙江氢科技股份有限公司联合研发的5 kW CO2电解可逆一体机样机最近几天在浙江宁波下线该设备每小时可转化1.5立方米至2.1立方米的二氧化碳

记者最近几天从中科院宁波材料技术与工程研究所获悉，由该所燃料电池技术团队与浙江氢科技股份有限公司联合研发的5 kW CO2电解可逆一体机样机最近几天在浙江宁波下线该设备每小时可转化1.5立方米至2.1立方米的二氧化碳

高效回收二氧化碳是实现‘双碳’目标的重要途径中科院宁波材料所燃料电池技术团队研究员关万兵介绍，团队不断迭代优化自主研发的扁管固体氧化物电解池所研制的装置在储能和碳循环方面具有巨大的应用潜力，具有推广示范水平处于世界领先水平

提高电池性能的参数特性分析

基于电化学方法的CO2电解合成燃料的现有技术主要包括低温溶液电池，熔融碳酸盐电池和固体氧化物电池其中，固体氧化物电池不仅可以在高温下将CO2高效转化为CO和O2，用于制备乙烯和乙醇，还可以与可再生电能和廉价热源耦合，综合成本最低

此外，固体氧化物电池可分为发电模式和电解池模式，还可通过逆反应将氢气，天然气等燃料的化学能转化为电能，因此在CO2循环高效利用领域具有巨大的应用价值。

耦合是指固体氧化物电池运行所需的电能由可再生能源产生的电能提供关万兵解释说，利用这些特性，团队在自主研发的扁管固体氧化物电池基础上，开发了具有实际应用能力的CO2电解合成燃料关键技术

例如，2020年，团队通过提高电池性能，研究了扁管结构固体氧化物电池CO2电解的长期运行稳定性和效率结果表明，在750℃下，在CO2和H2浓度分别为75%和25%的气氛中，在特定恒定电流密度下电解CO2运行了近2000小时，打破了以往公开文献中介绍的最长运行时间，衰减率为4.9%/千小时

在这种状态下，在CO2电解过程中，CO2转化率可达42%，电解综合能量转化效率可达95%以上关万兵说，在此基础上，近两年来，该团队紧密结合可再生能源的储能需求，率先开展了耦合可再生能源特点的CO2电解合成燃料技术研究

通过几年的基础研究工作，团队能够掌握固体氧化物电池电解CO2合成燃料技术关键技术参数的变化特征。

关万兵表示，电池的制备工艺，性能，效率，稳定性，衰减机理等方面的研究主要是基于单体电池单体电池性能提升到一定标准后，团队开始研发千瓦级固体氧化物电堆的制备和封装工艺千瓦级电堆技术成熟后，规模逐渐扩大

步步挑战动力制备多功能机

2020年底，中科院宁波材料所燃料电池技术团队与浙江氢邦科技有限公司一起，启动了CO2电解及其可逆放电集成的研发工作，并于2022年3月初步研发成功。

"在此基础上，5 kW功率样机的研制计划也提上了日程."关万兵介绍，所谓电解与可逆放电一体化，顾名思义，就是设备样机通过设置程序模式，实现两种模式的交替运行，从而实现电能—化学能—电能的交替转换。

值得一提的是，由于镍基电极在固体氧化物电池中的多燃料适用性，燃料包括CO2，CO，CH4，NH3等气体这种设备可以催化电解CO2，也可以用来电解水制氢

记者了解到，为了使样机电解CO2，同时实现水电解和甲烷湿重整，团队自主研发了适用于燃料电池发电模式的汽化器，并研发了超低流阻，低成本，高性能的换热器，主要用于尾气能量的回收和处理。

据介绍，5 kW可逆一体机成本约100万元，其中核心部件电解槽预计寿命为2万小时因为成本低，所以是易耗件，可以定期更换该设备的使用寿命一般可达10年以上

谈及推广应用，关万兵认为，5 kW固体氧化物电池可逆一体机需要克服设备成本高的问题，才能在短时间内实现商业化团队希望电解槽的使用寿命能进一步超过40000小时

关万兵表示，未来团队将对电池的挥发性和可逆性进行深入研究，以提高固体氧化物电池的各方面性能在电解设备方面，我们将尝试增加更多功能，实现智能化操作，然后开始研发100千瓦级CO2电解一体化燃料机，为国内CO2资源回收利用提供新的技术路线参考