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為wei了le促cu進jin碳tan中zhong和he目mu標biao的de實shi現xian,逐zhu步bu擺bai脫tuo對dui化hua石shi能neng源yuan消xiao耗hao的de依yi賴lai,氫qing作zuo為wei一yi種zhong非fei常chang理li想xiang的de清qing潔jie能neng源yuan,也ye亟ji待dai得de到dao更geng高gao效xiao的de製zhi造zao和he利li用yong。株zhu式shi會hui社she電dian裝zhuang(以下簡稱“電裝”)正致力於開發新一代水電解係統SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell / 固體氧化物電解池),促進削減SOEC能耗,提高氫氣製造效率。

SOEC是電解效率更高的水電解結構
水產生氫的水電解方法有堿性水電解製氫、PEM(Polymer Electrolyte Membrane/固體高分子電解質膜)製氫等幾種方式。由於水具備在溫度越高越能在低電壓下分解的性質,因此與在60℃左右反應的堿性水電解製氫、PEM製氫不同,SOEC所使用的陶瓷材料可在約700℃高溫下反應,製氫所需的能耗也會對應削減。

在SOEC中,陶瓷用於製造由燃料電極,電解質膜和空氣電極三層組成的“電池”,然後將電池堆疊以形成電堆。
SOEC的電解模式是將該電堆放入用絕熱材料包裹的高溫機器“熱模塊”中,並向其中送入700℃高溫的水蒸氣來進行電解。

作為備受期待的新一代水電解裝置,SOECnenggouyouxiaoliyongyurebingwendingtigongditandianli,conglilunshang,xiaolvshigaoyudiwenzhiqingmoshide。ranermuqianyeyinweigaijishudeshixiannandujiaogaoshangweibeiguangfanpuji。dianzhuangzhengzailiyongzishenpeiyangdejishuliqiutigaolvseqingqidezhizaoxiaolv,jiejueSOEC的普及課題。
解決SOEC課題的熱管理和係統化技術
由於熱模塊與周圍的溫差容易發生散熱,為了維持熱模塊700℃degaowen,zexuyaozhuijiajiareyisanredebufen,zhejianghuixiaohaoewaidenengliang。lingwai,songruremokuaideshuizhengqibingbushiquanbudoukeyiyongyuqingdezhizao,huicunzaiweifanyingjiubeishifangdeqingkuang。zheyangyonglaibianchengshuizhengqiderenengjiuhuilangfei,xiaolvyehuixiajiang。

針對上述問題,電裝正在利用自身在移動產品領域所積累的技術進行開發。
首shou先xian為wei了le減jian少shao熱re模mo塊kuai散san發fa的de熱re量liang,需xu對dui裝zhuang置zhi內nei排pai出chu的de餘yu熱re進jin行xing回hui收shou利li用yong。電dian裝zhuang以yi車che載zai交jiao換huan器qi技ji術shu為wei基ji礎chu,開kai發fa能neng夠gou抑yi製zhi熱re交jiao換huan器qi表biao麵mian的de散san熱re並bing高gao效xiao回hui收shou餘yu熱re的de構gou造zao,確que保bao電dian堆dui保bao持chi在zai適shi當dang的de溫wen度du,提ti高gao電dian解jie和he製zhi氫qing效xiao率lv。同tong時shi為wei了le避bi免mian回hui收shou餘yu熱re時shi因yin熱re量liang的de流liu動dong產chan生sheng溫wen度du梯ti度du,需xu解jie決jue平ping衡heng問wen題ti,對dui此ci,電dian裝zhuang利li用yong在zai汽qi車che零ling部bu件jian開kai發fa中zhong培pei養yang的de熱re流liu體ti技ji術shu和he熱re流liu體ti模mo擬ni技ji術shu來lai解jie決jue上shang述shu問wen題ti。
此外,為了解決排放未反應水蒸氣造成的能源損失問題,電裝SOEC配置了利用推出器的係統。 推出器是一種無需依賴泵等機械驅動器即可利用高壓流體的能量吸入、排出低壓流體的裝置,可實現回收未分解成氫氣和氧氣就被排出的水蒸氣,並在電堆中再次循環。並且因推出器耐高溫、使用部件少,對應地可以延長SOEC的核心部件壽命,降低維護成本。

事實上,在一般情況下,SOECderemokuaihedianduidoushidulikaifahuozhewaibuzuzhuang,deyiyudianzhuangxitonghuadejishuyoushi,shizhongjiangqizuoweijichengxitongbingzaineibukaifa,zhenghegongnengshangzhongfudeneirong,chixuxuejianfeibiyaodebufen,cujinchanpinxiaoxinghua,congerbimianreliangliushi,jinyibujianshaonenghao,zhubuzaixingnengfangmianqudetupo。

電裝先進生產技術打磨SOEC電堆
電裝同時還具備電池開發的技術優勢。當電池中發生反應並且離子從燃料電極移動到空氣電極時,功耗會隨距離增加而增加。

為了降低離子移動所產生的能耗,則需確保SOEC陶(tao)瓷(ci)層(ceng)的(de)薄(bo)度(du)和(he)密(mi)閉(bi)。電(dian)裝(zhuang)以(yi)排(pai)氣(qi)傳(chuan)感(gan)器(qi)為(wei)基(ji)本(ben)技(ji)術(shu)製(zhi)作(zuo)陶(tao)瓷(ci)層(ceng),將(jiang)電(dian)池(chi)堆(dui)疊(die)以(yi)形(xing)成(cheng)多(duo)層(ceng)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)燒(shao)製(zhi),並(bing)利(li)用(yong)電(dian)裝(zhuang)在(zai)愛(ai)知(zhi)同(tong)步(bu)加(jia)速(su)器(qi)光(guang)學(xue)中(zhong)心(xin)的(de)專(zhuan)用(yong)光(guang)束(shu)線(xian),粉(fen)絲(si)陶(tao)瓷(ci)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong),元(yuan)素(su)層(ceng)麵(mian)上(shang)發(fa)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua),持(chi)續(xu)克(ke)服(fu)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)種(zhong)種(zhong)課(ke)題(ti),製(zhi)造(zao)出(chu)薄(bo)且(qie)密(mi)的(de)陶(tao)瓷(ci)層(ceng)。

此外,電裝始終參與陶瓷原材料的采購、燒製和組裝,基於其自身擁有的先進生產技術製造優於現有電堆的產品。SOEC之所以需要700℃是因為離子導體在700℃以下性能會急劇下降,這是陶瓷材料的特性,對於目前的材料技術,700℃是標準的溫度。電裝的目標是希望通過處理新材料以達到更高的水平,盡管改變陶瓷材料,燒製工序、條件都會發生變化,但是電裝希望通過長期積累的技術優勢持續發起新挑戰。
展望碳中和的未來,實現SOEC的進一步發展
當(dang)然(ran)先(xian)進(jin)的(de)開(kai)發(fa)與(yu)各(ge)界(jie)夥(huo)伴(ban)的(de)合(he)作(zuo)是(shi)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de),電(dian)裝(zhuang)與(yu)大(da)學(xue)研(yan)究(jiu)室(shi)合(he)作(zuo)致(zhi)力(li)於(yu)材(cai)料(liao)開(kai)發(fa),如(ru)果(guo)材(cai)料(liao)技(ji)術(shu)有(you)所(suo)突(tu)破(po),那(na)麼(me)融(rong)合(he)了(le)氫(qing)製(zhi)造(zao)和(he)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)新(xin)裝(zhuang)置(zhi)「SORC」的開發也將進入視野。目前使用SOEC的共電解生成氫和CO,合成甲烷的技術還處於研究開發階段,為了不斷開拓完善SORC和共電解合成甲烷等與SOEC相關的技術,材料技術還需要持續進化和突破。

探索SOEC可能性的挑戰才剛剛開始,未來,電裝將與合作夥伴們一起持續挑戰SOEC的技術難題,提高綠色氫氣的製造效率,為實現碳中和做出貢獻。
電裝公司介紹
電裝是世界先進的汽車零部件生產廠家之一。在美國《財富》雜誌發布的2022年世界500強企業中排名第278名。如今,電裝在全球30多個國家和地區擁有約200家關聯公司,集團員工數約17萬人。作為電裝在中國的統括公司――電裝(中國)投資有限公司,成立於2003年,憑借近年來在社會責任事業和可持續發展道路上所作出的成績,在2021年南方周末中國企業社會責任榜中名次位列14,榮膺《南方周末》“2021年度傑出責任企業”獎項。目前在國內設有生產公司、銷售公司以及軟件開發公司等共計30多家關聯企業,員工約17000人,建立了完善的銷售、售後服務和生產供應體製。
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