熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)课件.ppt

《熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）小组成员：董盼盼杜攀张世哲周墨林※定义※工作原理※技术特点※隔膜材料及其制备※电极材料一、定义熔融碳酸盐燃料电池(MCFC:MoltenCarbonateFuelCells)是指由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。二、工作原理电解质隔膜：碱金属（Li、Na、K）的碳酸盐；阳极：Ni-Cr/Ni-Al合金；阴极：NiO；工作温度：650~700℃；导电离子：碳酸根离子；燃料：氢气；氧化剂：氧气/空气+二氧化碳。工作原理如下图：电池反应方程式：阴极：CO2+1/2O2+2e-→CO32-阳极：H2+CO32-→H2O+CO2+2

2、e-总反应：H2+1/2O2+CO2(阴极）→H2O+CO2(阳极）三、技术特点1、由于MCFC的工作温度为650~700℃，属于高温燃料电池，其本体发电效率较高，不需要贵金属作催化剂；2、既可以使用纯氢作燃料，又可以使用由天然气、甲烷、石油、煤气等转化产生的富氢合成气作燃料，可使用的燃料范围大大增加；3、排出的废热温度高，可以直接驱动燃气轮机/蒸汽机进行复合发电，进一步提高系统的发电效率。四、隔膜材料及其制备电解质隔膜至少应具备以下三方面的功能：是隔离电池阳极与阴极的电子绝缘体；是碳酸盐电解质的载体，CO32-离子运动的通道；浸满熔盐后是气体的不透层。目前被普遍使用的隔膜基本材料为LiAl

3、O2。隔膜材料LiAlO2的晶型比较晶型晶系外形密度（g/cm3）α六方棒状3.400β斜方针状2.610γ四方片状2.6151、α-LiAlO2粗料制备Al2O3+Li2CO3=2LiAlO2+CO2400~500℃反应5h，500~650℃反应10h，650~700℃反应10h。产物粒度范围为2.7~10um。2、γ-LiAlO2粗料制备α-LiAlO2粗料在900℃焙烧30h左右所得。产物粒度为4.0um。3、“氯化物”法制备α-LiAlO2细料2AlOOH+Li2CO3=2LiAlO2+CO2+H2O（反应中加入NaCl+KCl摩尔比=1/1，加入量大于总反应物的50%）用反应物料L

4、i2CO3+γAlOOH制得粒度为0.33um;用反应物料LiOH·H2O+γAlOOH制得粒度为0.45um。4、γ-LiAlO2细料制备α-LiAlO2细料在900℃反应几小时。粒度<0.18um。反应温度为8000C时凝胶法制备的LiAlO2粉体（a）硝酸铝为原料（b）氧化铝为原料四、电极材料电极材料的要求：高的耐腐蚀性和高的电导。1、阳极材料纯Ni作阳极缺点：高温及电池组装压力下易产生蠕变。改进方法：向Ni阳极中加入Cr、Al等元素，形成合金；选择其他可替代Ni的阳极材料。注：若使用煤制气为燃料，必须提高阳极的抗硫中毒能力。2、阴极材料要求：高的电子传导率、高的结构强度、在酸性熔融碳

5、酸盐电解质中具有低的溶解率。阴极材料：由锂镍氧化物组成。NiO在现场烧结时进行锂化。存在问题：镍溶解在电解质中，向阳极迁移，沉淀，最后可能造成电池短路。阴极溶解短路机理（酸性溶解机理）：NiO+CO2→Ni2++CO32-Ni2++CO32-+H2→Ni+CO2+H2O五、应用前景目前，MCFC在高温下工作使材料选用大大受限，同时面临电极与固体电解质反应而使电池性能显著下降及一系列难于解决的工程问题。因此，虽然MCFC的研究已有很多年了，但仍未实现现实中的实际化应用。但由于它效率高（高于40%）、噪音低、无污染、燃料多样化（氢气、煤气、天然气和生物燃料等）、余热利用价值高和电池构造材料价廉等

6、诸多优点，将在未来成为发展的亮点。MCFC的数据采集与控制系统5KWMCFC发电装置设计方案