熔融碳酸鹽燃料電池反應方程式

1、負極反應

2CO+2CO32- -4e-=4CO2

2、正極反應

O2+ 2CO2+4e-=2CO32-

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熔融碳酸鹽燃料電池組成材料

1、電極材料

MCFC的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)是H2、CO氧化(hua)和(he)O2 還原的(de)(de)場所，MCFC的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)必須具備兩個基(ji)本(ben)條件：①保證加速電(dian)(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)，必須耐熔鹽腐蝕；②保證電(dian)(dian)解液在(zai)隔膜(mo)、陰極(ji)(ji)和(he)陽極(ji)(ji)間的(de)(de)良(liang)好分配(pei)，電(dian)(dian)極(ji)(ji)與隔膜(mo)必須有(you)適宜(yi)的(de)(de)孔度相配(pei)。

MCFC的(de)陽(yang)極(ji)電催化(hua)劑(ji)經歷(li)了(le)(le)Ag、Pt、Ni，主要采(cai)(cai)用Ni-Cr合(he)(he)金或Ni-Al合(he)(he)金。采(cai)(cai)用Ni取代(dai)Ag和Pt是為(wei)了(le)(le)降低電池成本，而演(yan)變為(wei)鎳合(he)(he)金是為(wei)了(le)(le)防止(zhi)鎳的(de)蠕變現象。

MCFC的(de)陰極(ji)材料有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和(he)CeO2 等(deng)，由(you)于(yu)NiO電極(ji)在MCFC工(gong)作過(guo)(guo)程中會緩慢溶解，同時還會被從隔膜滲透(tou)過(guo)(guo)來的(de)氫還原而導致電池短路，所以LiCOO2等(deng)新型陰極(ji)材料正(zheng)逐漸取代NiO。

2、隔膜材料

隔(ge)膜(mo)是MCFC的(de)核心部件，必須具備高強度、耐高溫熔(rong)鹽腐(fu)蝕、浸入熔(rong)鹽電(dian)解質后能阻氣和具有良好的(de)離子導電(dian)性能。MCFC的(de)隔(ge)膜(mo)材(cai)料(liao)是LiAiO2，LiAiO2粉體有三種(zhong)晶型，分別為(wei)α型 （六方晶系）、β型 （單斜(xie)晶系）和γ型 （四(si)方晶系）。外形分別為(wei)球(qiu)形、針狀和片(pian)狀，密度則分別3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的(de)雙(shuang)極板(ban)有三個主(zhu)要作(zuo)用：①隔開氧(yang)化劑（O2或空氣(qi)(qi)）與還原劑 （天然氣(qi)(qi)、重整(zheng)氣(qi)(qi)）；②提供氣(qi)(qi)體流動(dong)通道(dao)；③集流導電。MCFC的(de)雙(shuang)極板(ban)材(cai)料(liao)主(zhu)要為不(bu)銹鋼和各類鎳基合(he)金。

熔融碳酸鹽燃料電池的優缺點

1、優點

熔融碳酸鹽燃料電池可(ke)(ke)以采用(yong)非貴重(zhong)金屬作(zuo)為(wei)催化劑，降低了使(shi)用(yong)成本。能夠(gou)耐受CO和CO2的(de)作(zuo)用(yong)，可(ke)(ke)采用(yong)富氫燃(ran)料(liao)(liao)。用(yong)鎳(Ni）或不銹鋼作(zuo)為(wei)電池的(de)結構材料(liao)(liao)，材料(liao)(liao)容易獲得并且價(jia)格便宜。熔融(rong)碳(tan)酸(suan)鹽燃(ran)料(liao)(liao)電池為(wei)高溫(wen)型燃(ran)料(liao)(liao)電池，余熱溫(wen)度(du)高，余熱可(ke)(ke)以充分利(li)用(yong)。

2、缺點

以Li2CO3及k2CO3混合(he)物做(zuo)成電解質，在使(shi)用過程中會燒損和(he)脆裂，降低了熔(rong)融碳酸鹽燃(ran)(ran)料電池的(de)(de)(de)(de)使(shi)用壽(shou)命(ming)，其強(qiang)度(du)與壽(shou)命(ming)還有(you)待提(ti)高。在整個化(hua)學反應(ying)過程中，CO2要循環使(shi)用，從燃(ran)(ran)料電極排出的(de)(de)(de)(de)CO2要用經過催化(hua)除(chu)H2的(de)(de)(de)(de)處(chu)理后(hou)，再(zai)按一定(ding)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例與空氣混合(he)送入氧電極，CO2的(de)(de)(de)(de)循環系統增加了熔(rong)融碳酸鹽燃(ran)(ran)料電池的(de)(de)(de)(de)結構(gou)和(he)控制的(de)(de)(de)(de)復雜(za)性(xing)。