Development of Solid Oxide Electrolysis Cells for CO <sub>2</sub> Utilization at Canadian Nuclear Laboratories
Notice bibliographique
Résumé
High temperature electrolysis has been studied to co-electrolyse steam and carbon dioxide (CO 2 ) to produce syngas (mixture of carbon monoxide - CO - and hydrogen - H 2 ). Due to the low temperature operating range (400°C - 700°C) and easier gas separation, proton conducting solid oxide electrolysis cells (H-SOECs) have attracted significant interest in recent years since more conventional and less expensive materials of the manufacturing of the electrolyser and for the construction of plant equipment (e.g., heat exchangers, piping, heaters, etc.) can be used. Oxygen-conducting solid oxide electrolysis cells (O-SOEC), although more mature and developed, required higher temperatures to operate [1]. For the H-SOEC, doped BaZrO 3 -BaCeO 3 mixtures have been reported for round button H-SOECs with small diameters [2]; however, flat planar-type H-SOECs with larger dimensions are neither frequently reported in the literature nor commercially available due to material-related issues such as poor sinter-ability, warping during sintering and insufficient chemical stability during operation. On the other hand, the performance of commercially available O-SOECs have significantly improved over the years; however, there is still a need to further develop materials, and combination of materials, for O-SOECs to operate under electrolysis/co-electrolysis process at an intermediate temperature range with better long-term performance ( i.e ., voltage degradation rate lower than 2.3 %-V/1000 h). Canadian Nuclear Laboratories (CNL) has extended its hydrogen production program to the production of syngas by utilizing CO 2 from hard-to-abate industries. Currently, CNL is focused on improving the cell performance during steam electrolysis and steam/CO 2 co-electrolysis for both H-SOEC and O-SOEC. A central aspect of this work is to develop durable and scalable electrolyser components (electrodes and electrolytes) by optimizing fabrication parameters such as the formulations of support slurries (either electrolyte or cathode) for tape-casting with suitable sintering aids. X-ray diffraction (XRD) and Scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) are used to characterize the prepared materials. Some single cell test results will also be presented under the selected steam/CO 2 co-electrolysis conditions. References Zheng, J. Wang, B. Yu, W. Zhang, J. Chen, J. Qiao and J. Zhang, “A review of high temperature co-electrolysis of H 2 O and CO 2 to produce sustainable fuels using solid oxide electrolysis cells (SOECs): advanced materials and technology”, Chemical Society Reviews 46 (2017) 1427-1463. D. Medvedev, “Trends in research and development of protonic ceramic electrolysis cells”, International Journal of Hydrogen Energy, 44 (2019) 26711-26740.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».