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)是(shi)H2、CO氧化和O2 還原的(de)(de)場所，MCFC的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)必須(xu)具(ju)備兩個基本條件：①保(bao)證加(jia)速電(dian)(dian)化學(xue)反(fan)應(ying)，必須(xu)耐(nai)熔鹽腐蝕；②保(bao)證電(dian)(dian)解液(ye)在隔(ge)膜、陰極(ji)和陽極(ji)間的(de)(de)良好分配，電(dian)(dian)極(ji)與隔(ge)膜必須(xu)有適(shi)宜的(de)(de)孔度相配。

MCFC的陽(yang)極電(dian)催(cui)化劑經歷了Ag、Pt、Ni，主要采用Ni-Cr合金或(huo)Ni-Al合金。采用Ni取代(dai)Ag和Pt是(shi)為(wei)了降低電(dian)池成本，而演變(bian)為(wei)鎳合金是(shi)為(wei)了防止鎳的蠕(ru)變(bian)現(xian)象。

MCFC的陰極材料有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等(deng)，由于NiO電(dian)(dian)極在MCFC工作過程中會(hui)緩慢溶解，同時(shi)還會(hui)被從(cong)隔膜滲(shen)透(tou)過來的氫還原而導致電(dian)(dian)池短路，所以LiCOO2等(deng)新型陰極材料正逐漸(jian)取(qu)代NiO。

2、隔膜材料

隔膜是(shi)MCFC的(de)核心部件，必須具(ju)備(bei)高強度、耐(nai)高溫熔鹽腐蝕、浸入(ru)熔鹽電解質后(hou)能阻氣(qi)和(he)具(ju)有良好的(de)離子(zi)導電性能。MCFC的(de)隔膜材料(liao)是(shi)LiAiO2，LiAiO2粉體有三種晶型(xing)，分別為α型(xing) （六(liu)方(fang)晶系(xi)）、β型(xing) （單斜(xie)晶系(xi)）和(he)γ型(xing) （四方(fang)晶系(xi)）。外形(xing)分別為球形(xing)、針狀和(he)片狀，密度則分別3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和(he)2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的雙極板(ban)有三個主要(yao)作用：①隔開氧化劑(ji)(ji)（O2或空(kong)氣(qi)）與還(huan)原劑(ji)(ji) （天然氣(qi)、重整氣(qi)）；②提供氣(qi)體流(liu)動(dong)通(tong)道；③集流(liu)導電。MCFC的雙極板(ban)材料主要(yao)為(wei)不銹鋼和(he)各類鎳(nie)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以采(cai)用(yong)非貴重金屬作(zuo)為催化劑，降低了使(shi)用(yong)成本。能夠耐(nai)受CO和CO2的作(zuo)用(yong)，可采(cai)用(yong)富氫燃料(liao)。用(yong)鎳(Ni）或(huo)不銹(xiu)鋼作(zuo)為電池(chi)的結構材料(liao)，材料(liao)容易獲(huo)得(de)并(bing)且價(jia)格(ge)便宜。熔融碳酸鹽燃料(liao)電池(chi)為高溫型燃料(liao)電池(chi)，余熱溫度高，余熱可以充(chong)分利(li)用(yong)。

2、缺點

以(yi)Li2CO3及k2CO3混(hun)合物做成電(dian)(dian)解質，在(zai)使(shi)(shi)用(yong)過(guo)程中會燒損和(he)脆裂，降低(di)了熔融碳酸鹽燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，其強度與壽(shou)命(ming)還有(you)待提高。在(zai)整個化(hua)學反應過(guo)程中，CO2要(yao)循環使(shi)(shi)用(yong)，從燃料電(dian)(dian)極排出的(de)(de)(de)CO2要(yao)用(yong)經過(guo)催(cui)化(hua)除H2的(de)(de)(de)處理后，再按一定(ding)的(de)(de)(de)比例與空(kong)氣混(hun)合送入氧電(dian)(dian)極，CO2的(de)(de)(de)循環系(xi)統增加了熔融碳酸鹽燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)結構和(he)控制(zhi)的(de)(de)(de)復(fu)雜性。