矩道化学软件——化学熔融碳酸盐燃料电池

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。

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O^2-离子，进入到熔融盐中，与负极产物的CO₂结合形成CO₃^2-，补足介质中消耗的阴离子。

O₂ + 2CO₂ + 4e^- → 2CO₃^2-

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，在负极失电子后形成H⁺，进入到熔融盐中与CO₃^2-结合，形成H₂O和CO₂，提供给到正极消耗。

H₂ + 2CO₃^2- - 4e^- → 2H₂O + 2CO₂

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O^2-离子，因此在学习的过程中需要考虑O^2-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和外气体分布管式。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。

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。