矩道化学软件——化学熔融碳酸盐燃料电池

更新时间:2024-06-26 来源:矩道科技 浏览:0


熔融碳酸盐燃料电池

Molten Carbonate Fuel Cell

       熔融碳酸盐燃料电池电解质是熔融态碳酸盐,具有工作温度较高,反应速度快;对燃料的纯度要求相对较低,可以对燃料进行电池内重整;不需贵金属催化剂,成本较低;采用液体电解质,较易操作等优点。

下面我们将从熔融碳酸盐燃料电池的结构工作原理实际生产等方面,结合矩道化学虚拟实验室,带大家来了解一下此类电池

▲熔融碳酸盐燃料电池单池

电极与燃料



Electrodes and Fuel

负极材料

熔融碳酸盐燃料电池的负极材料经历了由Ag电极,到Pt电极,再到Ni电极的演变,到现在熔融碳酸盐电池主要采用Ni-Cr合金或者Ni-Al合金,大大降低了熔融碳酸盐电池的生成使用成本。同时表面覆有LiAiO2防止高温熔融盐腐蚀和侵入

正极材料

熔融碳酸盐燃料电池的正极材料有NiO、LiCoO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等。同时表面覆有LiAiO2防止高温熔融盐腐蚀和侵入

▲熔融碳酸盐燃料电池结构

Important points



新型燃料电池的演变需要考虑成本与使用寿命的问题,因而从材料的角度来看,选择特定的材料以降低成本与增长使用年限,可以作为一个考点进行讲解。


电极反应



Electrode reaction

正极燃料

熔融碳酸盐电池的正极一般选择用O2作为燃料,O2在正极得电子形成O2-离子,进入到熔融盐中,与负极产物的CO2结合形成CO32-,补足介质中消耗的阴离子。

O2 + 2CO2 + 4e- → 2CO32-

负极燃料

熔融碳酸盐电池的负极一般使用H2、CH4或者重整气等作为燃料,以H2为例,在负极失电子形成H+,进入到熔融盐中与CO32-结合,形成H2O和CO2,提供给到正极消耗。

H2 + 2CO32- - 4e- → 2H2O + 2CO2

▲可切换的电极燃料

Important points



新型燃料电池的反应原理难点主要在其电极反应方程式上,相较于常规液相原电池与电解池,熔融电解液中允许存在O2-离子,因此在学习的过程中需要考虑O2-离子与其他粒子结合


进气与应用



Air intake and Application

进气方式

按气体分布方式可分为内气体分布管式外气体分布管式。外气体分布管式使用面积高,但是容易漏气,内气体分布管式减少了漏气风险,但是相应的也牺牲了有效使用面积。在电池内氧化气体与还原气体有并流、对流和错流三种流动方式。

电池组的应用

燃料电池可以通过将多个单电池串联组合的方式,形成电堆,由电堆形成一套更大的供电系统,从而进行大规模供电的工业化使用

▲燃料电池的电堆结构

Important points



新型燃料电池的投产使用涉及到工业大规模生产,因此在学习的过程中需要带有一定的化工思维,不仅要考虑产出,还要考虑到进料、设备、操作等多种实际情况的影响。



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