熔融碳酸鹽燃料電池的特點(diǎn)
(l)陰、陽(yáng)極的活性物質(zhì)都是氣體,電化學(xué)反應(yīng)需要合適的氣/固/液三相界面。因此,陰、陽(yáng)電極必須采用特殊結(jié)構(gòu)的三相多孔氣體擴(kuò)散電極,以利于氣相傳質(zhì)、液相傳質(zhì)和電子傳遞過(guò)程的進(jìn)行;
(2)兩個(gè)單電池間的隔離板,既是電極集流體,又是單電池間的連接體。它把一個(gè)電池的燃料氣與鄰近電池的空氣隔開(kāi),因此,它必須是優(yōu)良的電子導(dǎo)體并且不透氣,在電池工作溫度下及熔融碳酸鹽存在時(shí),在燃料氣和氧化劑的環(huán)境中具有十分穩(wěn)定的化學(xué)性能。此外,陰陽(yáng)極集流體不僅要起到電子的傳遞作用,還要具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu),為空氣和燃料氣流提供通道;
(3)單電池和氣體管道要實(shí)現(xiàn)良好的密封,以防止燃料氣和氧化劑的泄漏。當(dāng)電池在高壓下工作時(shí),電池堆應(yīng)安放在壓力容器中,使密封件兩側(cè)的壓力差減至最??;
(4)作為聚合物電池,熔融態(tài)的電解質(zhì)必須保持在多孔惰性基體中,它既具有離子導(dǎo)電的功能,義有隔離燃料氣和氧化劑的功能,在4KPa或更高的壓力差下,氣體不會(huì)穿透。
在實(shí)用的MCFC中,燃料氣并不是純的氫氣,而是由天然氣、甲醇、石油、石腦油和煤等轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的富氫燃料氣。陰極氧化劑則是空氣與二氧化碳的混合物,其中還含有氮?dú)?。因此,轉(zhuǎn)化器是MCFC系統(tǒng)的重要組成部分,目前有內(nèi)部轉(zhuǎn)化和外部轉(zhuǎn)化兩種方式。內(nèi)部轉(zhuǎn)化又區(qū)分為直接內(nèi)部轉(zhuǎn)化和間接內(nèi)部轉(zhuǎn)化。
熔融碳酸鹽燃料電池的優(yōu)點(diǎn)
(1)上作溫度高,電極反應(yīng)活化能小,無(wú)論氫的氧化或是氧的還原,都不需貴金屬作催化劑,降低了成本;
(2)可以使用含量高的燃料氣,如煤制氣;
(3)電池排放的余熱溫度高達(dá)673K之多,可用于底循環(huán)或回收利用,使總的熱效率達(dá)到80%;
(4)可以不需用水冷卻,而用空氣冷卻代替,尤其適用于缺水的邊遠(yuǎn)地區(qū)。
熔融碳酸鹽燃料電池的缺點(diǎn)
(1)高溫以及電解質(zhì)的強(qiáng)腐蝕性對(duì)電池各種材料的長(zhǎng)期耐腐蝕性能有十分嚴(yán)格的要求,電池的壽命也因此受到一定的限制:
(2)單電池邊緣的高溫濕密封難度大,尤其在陽(yáng)極區(qū),這里遭受到嚴(yán)重的腐蝕。另外,熔融碳酸鹽的一些固有問(wèn)題,如由于冷卻導(dǎo)致的破裂問(wèn)題等;
(3)電池系統(tǒng)中需要有循環(huán),將陽(yáng)極析出的重新輸送到陰極,增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
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