高温质子导体陶瓷应用于高温堆氦气中含氚水汽去除的特性研究

作者：夏体锐; 温宏亮; 李帅; 葛炼伟; 陈仁宗; 宋宜豪; 肖国平; 刘婷^*

来源：核科学与工程, 2022, 42(03): 523-532.

• 高温堆
• 高温质子导体陶瓷
• 含氚水汽
• 氢气提取
• CaZr0.9In0.1O3-α

为开发高温堆冷却剂氦气中含氚(T)水汽的去除技术，采用CaZr0.9In0.1O3-α高温质子导体陶瓷(HTPC)材料设计加工了一种新型的电化学氢泵。实验以水汽模拟高温堆氦气中的含氚水汽，对水汽浓度为1 644×10-6的氦气的电解提氢性能及相关机理进行研究。结果表明，随着加载电压增加，产生的总电流、阴极提取的氢气(H2)浓度、H2回收效率都随之增加，但实际H2提取速率会偏离法拉第定律，表明电流效率(质子电流与总电流的比值)或质子迁移数会随着H2提取速率的增加而降低。通过对质子电流效率下降的原因进行分析，得到的结论是导致电流效率降低的因素不仅包括缺陷平衡反应的电子空穴电流，还包括电极反应动力学的降低。基于该研究工作，可开发促进氧气(O2)从阳极通过电解质界面向外扩散的电极，以有效抑制电子空穴电流，从而提高质子电流效率。为HTPC应用于高温堆氦气中含氚水汽的去除积累实验依据。

• 单位
  中国核能电力股份有限公司