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)電(dian)(dian)極(ji)是H2、CO氧化(hua)和(he)O2 還原的(de)場所(suo)，MCFC的(de)電(dian)(dian)極(ji)必須具備(bei)兩個基本條件(jian)：①保(bao)證(zheng)加速電(dian)(dian)化(hua)學反應，必須耐熔(rong)鹽(yan)腐蝕；②保(bao)證(zheng)電(dian)(dian)解(jie)液在隔(ge)膜、陰極(ji)和(he)陽(yang)極(ji)間的(de)良好(hao)分配(pei)，電(dian)(dian)極(ji)與(yu)隔(ge)膜必須有適宜(yi)的(de)孔度相配(pei)。

MCFC的陽極電(dian)催化劑經歷了Ag、Pt、Ni，主要采用Ni-Cr合(he)金(jin)或Ni-Al合(he)金(jin)。采用Ni取代Ag和Pt是為了降低電(dian)池成本，而演變(bian)為鎳合(he)金(jin)是為了防止鎳的蠕變(bian)現象。

MCFC的陰極(ji)材料(liao)有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等，由于NiO電(dian)極(ji)在(zai)MCFC工作(zuo)過程中會緩(huan)慢溶解，同(tong)時(shi)還會被(bei)從隔膜滲透(tou)過來的氫還原(yuan)而導致電(dian)池短路，所以LiCOO2等新型陰極(ji)材料(liao)正逐漸取(qu)代NiO。

2、隔膜材料

隔膜是MCFC的(de)核心部件，必須具(ju)(ju)備高強度(du)、耐高溫(wen)熔鹽腐蝕、浸入熔鹽電解質后能(neng)阻(zu)氣(qi)和具(ju)(ju)有良好的(de)離子導電性能(neng)。MCFC的(de)隔膜材料是LiAiO2，LiAiO2粉體(ti)有三種晶(jing)(jing)型(xing)，分別(bie)為α型(xing) （六方晶(jing)(jing)系(xi)）、β型(xing) （單斜晶(jing)(jing)系(xi)）和γ型(xing) （四方晶(jing)(jing)系(xi)）。外(wai)形分別(bie)為球形、針狀(zhuang)和片狀(zhuang)，密度(du)則(ze)分別(bie)3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的雙極(ji)板(ban)有三個主要作(zuo)用：①隔開氧化(hua)劑（O2或(huo)空氣(qi)(qi)）與(yu)還(huan)原劑 （天(tian)然氣(qi)(qi)、重(zhong)整氣(qi)(qi)）；②提供(gong)氣(qi)(qi)體流動通道；③集流導電(dian)。MCFC的雙極(ji)板(ban)材料主要為不(bu)銹鋼和各類鎳基合金。

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)以采用(yong)(yong)非貴重金屬作為(wei)催化劑，降(jiang)低了(le)使用(yong)(yong)成本。能夠耐受CO和CO2的(de)作用(yong)(yong)，可(ke)采用(yong)(yong)富氫燃料(liao)。用(yong)(yong)鎳(Ni）或(huo)不銹鋼作為(wei)電池(chi)的(de)結(jie)構材料(liao)，材料(liao)容易(yi)獲得(de)并且價(jia)格便宜。熔融碳酸鹽燃料(liao)電池(chi)為(wei)高(gao)溫型燃料(liao)電池(chi)，余熱(re)溫度高(gao)，余熱(re)可(ke)以充(chong)分(fen)利(li)用(yong)(yong)。

2、缺點

以(yi)Li2CO3及k2CO3混合物做成電(dian)解質，在(zai)使(shi)用過程中會燒(shao)損(sun)和(he)脆裂，降低了(le)(le)熔融碳酸鹽(yan)(yan)燃(ran)料電(dian)池(chi)的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命，其強(qiang)度與壽(shou)命還有(you)待提高。在(zai)整(zheng)個(ge)化(hua)學(xue)反應過程中，CO2要(yao)循環(huan)使(shi)用，從燃(ran)料電(dian)極排出的(de)(de)CO2要(yao)用經(jing)過催化(hua)除(chu)H2的(de)(de)處理后(hou)，再按一定(ding)的(de)(de)比(bi)例與空氣混合送(song)入氧電(dian)極，CO2的(de)(de)循環(huan)系統增加了(le)(le)熔融碳酸鹽(yan)(yan)燃(ran)料電(dian)池(chi)的(de)(de)結構和(he)控制的(de)(de)復雜性(xing)。