氣體供應(yīng)與控制系統(tǒng)

1)        提供精確配比的反應(yīng)氣體（H?O、CO?）和載氣（如N?,、Ar）,，并控制流量和濕度。

2)        氣源：高純度CO?,、H?O（蒸汽）,、N?（Ar）、H2,、Air（O2）（含減壓閥）,。

3)        質(zhì)量流量控制器（MFC）：精度±1% F.S.，流量范圍0–500 sccm,。

4)        蒸汽發(fā)生器：通過液態(tài)水蒸發(fā)產(chǎn)生H?O蒸汽,，濕度范圍5–50%。

5)        氣體混合器：實(shí)現(xiàn)多組分氣體（如H?O/CO?/N?）的均勻混合,。

6)        氣體管路：316不銹鋼管,，耐高溫、耐腐蝕,。

7)        控制方式：通過PLC編程實(shí)現(xiàn)氣體流量,、濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié),。

加熱與溫度控制模塊

1)        提供穩(wěn)定的高溫環(huán)境（600–900°C），確保SOEC正常運(yùn)行,。

2)        反應(yīng)爐：最高溫度1100°C,，控溫精度±1°C，加熱區(qū)長(zhǎng)度≥300 mm,。

3)        預(yù)熱爐：用于反應(yīng)前的氣體加熱,，最高溫度600°C，控溫精度±1°C,，加熱區(qū)長(zhǎng)度≥100 mm,。

4)        熱電偶：K型熱電偶，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度,。

5)        隔熱材料：陶瓷纖維,，減少熱損失。

6)        控制方式：PID溫控器匹配功率調(diào)節(jié),，支持多段升溫程序,。

電熱系統(tǒng)催化專用夾具模塊

1)        功能：在高溫和電場(chǎng)協(xié)同作用下，催化H?O/CO?電解反應(yīng),。

2)        SOEC單電池：電解質(zhì)：YSZ或GDC薄膜（厚度10–30 μm）,。陰極（燃料極）：Ni-YSZ、Ni-CeO?-YSZ或Co-Fe鈣鈦礦,。陽極（氧電極）：LSCF或LSM,。

3)        催化劑修飾：通過浸漬法在陰極表面負(fù)載納米催化劑（如CeO?、Co?O?）,。

4)        梯度孔隙結(jié)構(gòu)：優(yōu)化氣體擴(kuò)散與反應(yīng)活性,。

5)        納米催化劑：提升電熱催化活性。

用戶可根據(jù)需求選擇其中一種或多種電熱催化專用夾具

1)        半電池SOEC電池夾具,，有效直徑φ12,，面積1cm2，主要分析工作電極的性能,；

2)        管式SOEC電池夾具,，有效直徑φ12,，面積1cm2,，可分別分析陰陽極催化劑的性能；

3)        板式全陶瓷制SOEC夾具,，有效規(guī)格20*20mm方形,，面積4cm2，全陶瓷制可避免金屬內(nèi)不良元素的影響,，氣體流道設(shè)計(jì),，實(shí)現(xiàn)高效的氣固反應(yīng),，集流體采用鉑網(wǎng)，接觸面積大,，接觸電阻極?。?/p>

4)        板式石英制SOEC夾具,，有效規(guī)格20*20mm方形,，面積4cm2，可以實(shí)現(xiàn)光電熱體系下的催化劑評(píng)價(jià),。

電化學(xué)測(cè)試模塊

電化學(xué)測(cè)試模塊（選配,，一般由用戶提供或采購(gòu)）

1)        功能：測(cè)量SOEC的電壓、電流,、功率密度及電化學(xué)阻抗譜（EIS）,。

2)        電化學(xué)工作站：支持恒電位、恒電流,、EIS模式,，電壓范圍±10 V，電流范圍±2 A,。

3)        電流收集器：鉑或鎳網(wǎng),，確保低接觸電阻。

4)        測(cè)試夾具：氧化鋁陶瓷夾具,，耐高溫,、絕緣性好。

5)        I-V曲線：掃描電壓（0.5–2.5 V）,，記錄電流密度,。

6)        EIS：頻率范圍0.1 Hz–1 MHz，分析歐姆阻抗,、電荷轉(zhuǎn)移阻抗及擴(kuò)散阻抗,。

數(shù)據(jù)采集

1)        功能：實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。

2)        數(shù)據(jù)采集卡：多通道,，支持電壓、電流,、溫度同步采集,。

3)        軟件平臺(tái)：IoT軟件，用于數(shù)據(jù)可視化與分析,。

4)        數(shù)據(jù)庫(kù)：存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)參數(shù)與結(jié)果,，支持后續(xù)查詢與處理。

5)        采用15英寸工業(yè)觸控屏

GC分析模塊

選配鑫視科GC,，可選擇SSC-GC60或SSC-GC70（EPC）

1)        配置在線自動(dòng)閥,，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)進(jìn)樣,；

2)        配置TCD、FID+轉(zhuǎn)化爐,、FID毛細(xì),，三個(gè)檢測(cè)器；

3)        配置對(duì)應(yīng)的色譜柱,、空氣發(fā)生器,、氫氣發(fā)生器。

安全與尾氣處理模塊

1)        功能：確保實(shí)驗(yàn)安全,，處理尾氣中的有害成分（如CO,、H?）。

2)        氣體泄漏檢測(cè)器（標(biāo)配）：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)H?,、CO濃度,，超標(biāo)報(bào)警。

3)        尾氣燃燒器（選配）：將未反應(yīng)的H?/CO轉(zhuǎn)化為H?O/CO?,。

4)        緊急停機(jī)系統(tǒng)（標(biāo)配）：異常情況下自動(dòng)切斷氣源和電源,。

5)        通風(fēng)系統(tǒng)（用戶自備）：強(qiáng)制排風(fēng)，保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境安全,。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1)        高精度控制：氣體流量,、溫度、濕度可精確調(diào)節(jié),，滿足多種實(shí)驗(yàn)需求,。

2)        多功能測(cè)試：支持I-V曲線、EIS,、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等多種測(cè)試模式,。

3)        電熱協(xié)同：通過局部加熱和電場(chǎng)調(diào)控，研究電熱催化機(jī)制,。

4)        安全性高：配備氣體泄漏檢測(cè),、尾氣燃燒和緊急停機(jī)系統(tǒng)。

應(yīng)用場(chǎng)景

1)        材料研究：評(píng)估新型電解質(zhì),、電極材料的性能,。

2)        工藝優(yōu)化：優(yōu)化電池制備工藝（如燒結(jié)溫度、電極厚度）,。

3)        系統(tǒng)集成：測(cè)試SOEC電堆在實(shí)際操作條件下的性能,。

電熱催化機(jī)理

電熱催化是指在電場(chǎng)和熱場(chǎng)的協(xié)同作用下，催化反應(yīng)速率和選擇性的顯著提升,。

1 電場(chǎng)作用

l  降低活化能：電場(chǎng)通過改變催化劑表面的電荷分布,，降低H?O/CO?分子解離的活化能,。

l  促進(jìn)離子遷移：電場(chǎng)加速O2?離子在電解質(zhì)中的遷移,，提高電解效率,。

l  調(diào)控反應(yīng)路徑：電場(chǎng)可改變反應(yīng)中間體的吸附能，優(yōu)化反應(yīng)路徑,。

2 熱場(chǎng)作用

l  提高反應(yīng)速率：高溫增加分子動(dòng)能,，加速H?O/CO?的吸附、解離和重組,。

l  改善催化劑活性：高溫下催化劑表面重構(gòu),，暴露更多活性位點(diǎn)。

l  增強(qiáng)離子導(dǎo)電性：高溫提升電解質(zhì)和電極的離子/電子導(dǎo)電性,。

3 電熱協(xié)同效應(yīng)

l  非線性增強(qiáng)：電場(chǎng)和熱場(chǎng)的協(xié)同作用通常表現(xiàn)為非線性增強(qiáng)效應(yīng),，即電熱耦合下的性能提升遠(yuǎn)高于單獨(dú)電場(chǎng)或熱場(chǎng)的疊加。

l  局域熱點(diǎn)效應(yīng)：電場(chǎng)集中區(qū)域可能產(chǎn)生局域熱點(diǎn),，進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),。