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、第八章熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）第一节熔融碳酸盐燃料电池的工作原理一、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+2e-总反应：H2+1/2O2+CO2(阴极）→H2O+CO2(阳极）二、技术特点1、由于MCFC的工作温度为650~700℃，属

2、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。三、目前试验与研究的工作重点：1、应用基础研究主要集中在解决电池材料抗熔盐腐蚀方面，以期延长电池寿命；2、试验电厂的建设正在全面展开，规模已达1MW~2MW。第二节熔融碳酸盐燃料电池的技术现状一、国外的技术现状1、美国主要由FCE公司进行开发，

3、已经实现商业化。目前FCE公司出售的主打产品为DFC300型250kWMCFC发电模块，售价100万美元左右。FCE公司MCFC发电规模在2002年达到50MW/年；2004年FCE公司的MCFC生产能力由50MW/年逐渐增加到400MW/年。2、日本始于1981年的“月光计划”，1991年后转为重点，每年在燃料电池上投入的费用为12亿~15亿美元。主要承担者和推动者是东京电力公司、关西电力公司等。发展历程：1kW级→10kW级→1000kW级。3、德国主要由DaimlerChrysler公司的子公司MT

4、U承担。从FCE公司购入了常压内部改质型250kWMCFC电池组。4、韩国主要由韩国电力公司研究院和韩国科学技术研究院进行外部改质型MCFC的研究开发。25kW→100kW→250kW。二、国内技术现状2001年成功进行了1kW熔融碳酸盐燃料电池组的发电试验。国家科技部在“十五”863高技术计划能源开发的具体的研发目标为：掌握MCFC的设计制造及发电系统集成技术；建成50kW级的示范发电装置；在关键部件与材料制备方面取得突破与创新。上海交通大学与上海汽轮机有限公司合作，已完成了50kWMCFC发电外围系统

5、的建设，10kW的MCFC电池组已经制作完成。Acomponentmodulefroma1966moltencarbonatefuelcellmadefortheU.S.Army.ATexasInstrumentsmoltencarbonatefuelcellmadefortheU.S.Armyaround1964.M-CPower'smoltencarbonatefuelcellpowerplantinSanDiego,California,1997.由高温气化炉提供部分燃料的熔融碳酸盐燃料电池。右侧

6、圆筒型部分是燃料电池组模块。左为辅助设备。后面是微型燃气轮机单元。（日本）第三节熔融碳酸盐燃料电池的关键材料与制备一、隔膜材料电解质隔膜至少应具备以下三方面的功能：隔离电池阳极与阴极的电子绝缘体；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LiAlO2。MCFC电解质隔膜的性能应满足：有较高的机械强度，无裂缝，无大孔；在工作状态下，隔膜中应充满电解质，并具有良好的保持电解质性能；具有良好的电子绝缘性能。隔膜材料LiAlO2的晶型比较晶型晶系外形密度

7、（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

8、量大于总反应物的50%）用反应物料Li2CO3+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）氧化铝为原料二、隔膜的制备流延法（tapecasting）是一种适合于大规模制备陶瓷支持体和多层结构陶瓷的方法。现普遍