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(無SOx 和NOx 排放,無噪音污染�、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�
19 世紀(jì)中葉,Becquerel建立了個DCFC,因碳電極里的硝酸鹽�(dǎo)致了電池的失��1896 �,Jacques 成功研制出一個以鐵為陰極,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個月。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 測試了一系列碳材料的電化�(xué)氧化活性,指出高比表面�、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�、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�,雜�(zhì)中的毒物和灰分的祛除以及電池�(gòu)造也是重要的問題�
最近,材料技�(shù)的�(jìn)步使得DCFC 的研究取得了突破性的�(jìn)�。美國的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�。第四代以熔融氫氧化鈉為電解�,固體石墨為陽極的DCFC,其輸出功率的峰值為180mW/cm2,電流密度超�250 mA/cm2�
中國還處于起步階�,研究較�。中國上海硅酸鹽研究所開始做固體氧化物電解�(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)來探索陽極支撐型管式SODCFC。通過研究浸漬提拉成型�、陶瓷管的燒�(jié)方式等方面來探索陽極支撐型管式SODCFC的制備工藝。目前已制備出陽極支撐型管式單電池,其長度達(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��
在現(xiàn)階段DCFC 離工�(yè)化還有一段距�。還無法制成扣式電池�廉價(jià)而活�、導(dǎo)電性能良好的陽極碳材料的制�、電池材料的防腐問題、灰分的祛除問題和電池結(jié)�(gòu)的優(yōu)化和放大仍需要做大量的工��
直接碳燃料電池(direct carbon fuel cell, DCFC� 是將碳的化學(xué)能通過碳的電化�(xué)氧化過程直接�(zhuǎn)換為電能的裝置,無需氣化過程。這種技�(shù)的效率比目前的煤電廠高兩倍,其燃料可包括�、焦炭、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�100�。DCFC要達(dá)到一個高的能量效率需要一個高的操作溫�,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��
1、效率高
2、電池結(jié)�(gòu)簡單
3、污染物排放�
4、碳燃料的來源廣�
5、碳燃料的能量密度高
更多精彩�(nèi)�,請登入維庫電子通(www.06jpkg.cn�