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直接碳燃料電�
閱讀�6686�(shí)間:2011-09-22 09:39:05

  直接碳燃料電池(Direct Carbon Fuel Cell, DCFC)是一種以碳及其衍生物為燃料的燃料電池,具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好(�(wú)SOx 和NOx 排放,無(wú)噪音污染�、燃料適�(yīng)性廣等突出優(yōu)�(diǎn),是具有廣闊�(yīng)用前景的燃料電池�

研發(fā)歷史

  19 世紀(jì)中葉,Becquerel建立了�(gè)DCFC,因碳電極里的硝酸鹽�(dǎo)致了電池的失活�1896 �,Jacques 成功研制出一�(gè)以鐵為陰極,熔融堿性氫氧化物為電解液的DCFC,功�1.5 kW�400�500 ℃輸出電壓為0.9 V ,電效率為32%。由于碳酸鹽的沉積而失�,其壽命�6�(gè)�。近代碳燃料電池的研究熱潮始�20 世紀(jì)70 年代。斯坦福研究所(SRI� 的Weaver �(cè)試了一系列碳材料的電化�(xué)氧化活�,指出高比表面積、低�(jié)晶度有利于反�(yīng)活性的提高。碳燃料電池工業(yè)化的主要困難在于:難于找到一種同�(shí)兼顧�(dǎo)電性、反�(yīng)活性和成本要求的碳材料以及高溫操作的相�(guān)技�(shù)。另外,雜質(zhì)中的毒物和灰分的祛除以及電池�(gòu)造也是重要的�(wèn)��

  最�,材料技�(shù)的�(jìn)步使得DCFC 的研究取得了突破性的�(jìn)展。美�(guó)的SARA (Scientific Applications and Research Associates Inc.)公司已�(jīng)�(shè)�(jì)并制作出四代熔融電解�(zhì)DCFC樣機(jī),圖1是其原型圖。第四代以熔融氫氧化鈉為電解�,固體石墨為�(yáng)極的DCFC,其輸出功率的峰值為180mW/cm2,電流密度超�(guò)250 mA/cm2�

  中國(guó)還處于起步階�,研究較少。中�(guó)上海硅酸鹽研究所�(kāi)始做固體氧化物電解質(zhì)直接碳燃料電池(SODCFC)的探索研究。他們利用已有平板型SOFC的基�(chǔ)�(lái)探索�(yáng)極支撐型管式SODCFC。通過(guò)研究浸漬提拉成型�、陶瓷管的燒�(jié)方式等方面來(lái)探索�(yáng)極支撐型管式SODCFC的制備工�。目前已制備出陽(yáng)極支撐型管式單電池,其長(zhǎng)度達(dá)300mm,外徑為11mm。下一步將利用固體碳直接做燃料�(jìn)行單電池的發(fā)電研究�

  在現(xiàn)階段DCFC 離工�(yè)化還有一段距�。還�(wú)法制�扣式電池�廉價(jià)而活�、導(dǎo)電性能良好的陽(yáng)極碳材料的制�、電池材料的防腐�(wèn)�、灰分的祛除�(wèn)題和電池�(jié)�(gòu)的優(yōu)化和放大仍需要做大量的工��

原理

  直接碳燃料電池(direct carbon fuel cell, DCFC� 是將碳的化學(xué)能通過(guò)碳的電化�(xué)氧化�(guò)程直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置,�(wú)需氣化�(guò)�。這種技�(shù)的效率比目前的煤電廠高兩�,其燃料可包括煤、焦�、焦�、氣體碳和生物碳��

  由于DCFC總反�(yīng)�

  C + O2 = CO2

  因此,DCFC的理論能量轉(zhuǎn)換效率甚至略微超�(guò)100�。DCFC要達(dá)到一�(gè)高的能量效率需要一�(gè)高的操作溫度,它的兩種高溫操作方法是:(1� 熔融電解�(zhì)燃料電池,其�(yùn)行溫度為400�750�;(2� SOFC,其�(yùn)行溫度為700�1000��

�(yōu)�(diǎn)

  1、效率高

  2、電池結(jié)�(gòu)�(jiǎn)�

  3、污染物排放�

  4、碳燃料的來(lái)源廣�

  5、碳燃料的能量密度高

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