公开(公告)号：CN110400934A

公开(公告)日：2019-11-01

申请号：CN201910126705.0

申请日：2019-02-20

Applicant: 清华大学

Inventor： 韩敏芳 ,  张永亮 ,  杜晓佳 ,  孙再洪 ,  朱腾龙

IPC: H01M4/86 ,  H01M4/88 ,  H01M8/1226 ,  H01M8/1246 ,  H01M8/1253

Abstract: 本发明公开一种以电解质材料氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为基础向阴阳极展开，在材料组分和致密度上梯度变化的新型准连续界面低应力结构电池。利用多层YSZ薄膜一次共烧结技术，从结构设计和制备角度彻底消除电极/电解质之间的层状界面，弱化电池制备和运行过程中电极/电解质界面应力。通过YSZ中氧化钇含量梯度变化和微孔结构梯度调整优化平衡高电导率(8～10)mol％-YSZ和高强度(2～3)mol％-YSZ之间的关系，大幅降低电池厚度。在多孔电极中发展并优化湿化学方法原位负载纳米电极技术，获得全电池，实现高性能单电池稳定运行。解决目前阳极支撑型固体氧化物燃料电池在制备和运行中，因自身结构和制备工艺问题产生的内应力引起的层状界面，在运行过程出现的界面剥离、界面反应等问题。

公开(公告)号：CN118867284A

公开(公告)日：2024-10-29

申请号：CN202410944163.9

申请日：2024-07-15

Applicant: 清华大学

Inventor： 张永亮 ,  王晓宇 ,  韩敏芳

IPC: H01M4/90 ,  H01M4/88 ,  H01M4/86 ,  H01M8/12

Abstract: 本发明提供了一种固体氧化物电池的氧电极及其制备方法、修复方法与固体氧化物电池。该氧电极包括Bi2O3基氧电极骨架、LaxSr1‑xMnO3‑δ纳米电催化剂；所述LaxSr1‑xMnO3‑δ纳米电催化剂负载于Bi2O3基氧电极骨架，形成纳米复合结构；其中，0.6≤x≤0.9，δ代表氧缺位；以Bi2O3基氧电极骨架的重量为100％计，LaxSr1‑xMnO3‑δ纳米电催化剂的负载量为15wt％‑20wt％。本发明提供的固体氧化物电池无需GDC等隔离层，并且电池界面电阻及电极阻抗小、烧结温度低。在长期电解过程中，可以通过电池放电修复处理等手段来修复受损界面和电极微结构，以延长电池电解寿命。

公开(公告)号：CN109921060B

公开(公告)日：2021-09-21

申请号：CN201910126991.0

申请日：2019-02-20

Applicant: 清华大学

Inventor： 韩敏芳 ,  张永亮

IPC: H01M8/04082 ,  H01M8/04089 ,  H01M8/0656 ,  C25B1/23 ,  C25B1/042 ,  C25B11/091

Abstract: 本发明公开一种基于固体氧化物电池的储电及制合成气方法，具体为一种使用单个固体氧化物电池器件，通过调节阴极气体来实现发电/电解和高效制合成气。固体氧化物电池在两种模式下运行：在发电过程中，阴极通入空气，阳极通入碳氢燃料；在电解过程中，阴极气体切换为CO2或者H2O，阳极仍然通入碳氢燃料。电解过程碳氢燃料和氧气的化学能转化为电能，发电过程电能转化为合成气的化学能。整个发电/电解过程产生的合成气是化工行业的重要原料。本储电方法区别于传统的可逆燃料电池运行储电方法，仅通过改变阴极气体方式即可实现发电/电解切换，同时可有效降低电解电压，有望提高电解效率。

公开(公告)号：CN109921060A

公开(公告)日：2019-06-21

申请号：CN201910126991.0

申请日：2019-02-20

Applicant: 清华大学

Inventor： 韩敏芳 ,  张永亮

IPC: H01M8/04082 ,  H01M8/04089 ,  H01M8/0656 ,  C25B1/00 ,  C25B1/04 ,  C25B11/06

Abstract: 本发明公开一种基于固体氧化物电池的储电及制合成气方法，具体为一种使用单个固体氧化物电池器件，通过调节阴极气体来实现发电/电解和高效制合成气。固体氧化物电池在两种模式下运行：在发电过程中，阴极通入空气，阳极通入碳氢燃料；在电解过程中，阴极气体切换为CO2或者H2O，阳极仍然通入碳氢燃料。电解过程碳氢燃料和氧气的化学能转化为电能，发电过程电能转化为合成气的化学能。整个发电/电解过程产生的合成气是化工行业的重要原料。本储电方法区别于传统的可逆燃料电池运行储电方法，仅通过改变阴极气体方式即可实现发电/电解切换，同时可有效降低电解电压，有望提高电解效率。

公开(公告)号：CN119932642A

公开(公告)日：2025-05-06

申请号：CN202411953216.X

申请日：2024-12-27

Applicant: 清华大学 ,  陕西氢能产业发展有限公司

Inventor： 韩敏芳 ,  杨景轩 ,  黄晔 ,  张永亮 ,  朱建忠 ,  马骉

IPC: C25B15/02 ,  C25B1/042

Abstract: 本申请涉及固体氧化物电解池工况优化技术领域，特别涉及一种固体氧化物电解池电堆工况的优化方法及装置，其中，方法包括：基于待优化固体氧化物电解池电堆的电解模式和电堆尺寸，以相匹配的电解池电堆计算模型；确定待优化固体氧化物电解池电堆的多组输入参数值和运行边界；分别将每组输入参数值输入至相匹配的电解池电堆计算模型中，以获取多组响应参数值；基于多组响应参数值和运行边界，以得到满足一定评分条件的输入参数值，以得到待优化固体氧化物电解池电堆的工况优化结果。由此，解决了相关技术中，没有考虑电解模式下工况的优化、预测，仅针对单电池进行预测，未考虑电堆层面的工况优化，考虑指标较为片面等问题。

公开(公告)号：CN117286541A

公开(公告)日：2023-12-26

申请号：CN202311227705.2

申请日：2023-09-21

Applicant: 清华大学

Inventor： 崔同慧 ,  韩敏芳 ,  张永亮 ,  朱建忠

IPC: C25B15/02 ,  C25B1/042

Abstract: 本发明涉及固体氧化物电解制氢技术领域，特别涉及一种适应波动电能的固体氧化物制氢系统的调控方法及装置，其中，方法包括：在预设固体氧化物电解系统初始工况下，将运行所消耗的电能作为初始功率，其中，初始功率与可用电能相等；当可用电能由初始功率增加至预设第一功率时，采用恒定燃料电极流量的调控方式；当由初始功率增加至预设第二功率时，采用恒定蒸汽利用率的调控方式；当由初始功率降低至预设第三功率时，采用恒定电压的调控方式；当由初始功率降低至预设第四功率时，采用恒定蒸汽利用率的调控方式；调控后使得系统的实际消耗电能与可用电能相等。由此，解决了当可用电能发生变化，系统实际消耗的电能与可用电能不符的问题。

公开(公告)号：CN119932598A

公开(公告)日：2025-05-06

申请号：CN202411955148.0

申请日：2024-12-27

Applicant: 清华大学 ,  陕西氢能产业发展有限公司

Inventor： 张永亮 ,  韩敏芳 ,  黄晔 ,  王晓宇 ,  马骉 ,  杨景轩

IPC: C25B9/70 ,  H01M8/0656 ,  C25B9/67 ,  C25B15/02 ,  C25B15/021 ,  C25B1/042 ,  C25B15/08 ,  C25B1/23

Abstract: 本发明涉及一种波动电源下固体氧化物电解池稳定制氢装置及方法，包括：波动电源、第一电堆、热化学模块和第二电堆，其中，第一电堆的燃料电极进气口与第一气体输出端相连，第一电堆的供电端与波动电源相连，第一电堆的燃料电极出口与热化学模块的进口相连，第一电堆在当前输入电压大于第一预设电压时，基于第一气体输出端的第一输出气体生成第一气体产物；热化学模块基于第一气体产物进行吸氢吸热反应，得到第二气体产物。第二电堆基于第二气体输出端的第二输出气体和第二气体产物电解生成满足预设浓度的氢气。由此，解决了在波动电源条件下对系统的热管理和气体组分平衡管理不足的问题，提高了系统运行效率，降低了系统搭建的复杂度。