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)電極(ji)是(shi)H2、CO氧化和(he)O2 還原的(de)場所，MCFC的(de)電極(ji)必(bi)須具備(bei)兩個(ge)基本條(tiao)件：①保(bao)證加速(su)電化學反(fan)應，必(bi)須耐熔鹽(yan)腐蝕；②保(bao)證電解液在隔膜、陰極(ji)和(he)陽極(ji)間的(de)良好(hao)分配(pei)(pei)，電極(ji)與隔膜必(bi)須有適(shi)宜(yi)的(de)孔(kong)度相配(pei)(pei)。

MCFC的陽極電催化(hua)劑經歷了(le)Ag、Pt、Ni，主要采(cai)用Ni-Cr合金(jin)或Ni-Al合金(jin)。采(cai)用Ni取代Ag和Pt是為(wei)(wei)了(le)降低電池成本，而(er)演變(bian)為(wei)(wei)鎳(nie)合金(jin)是為(wei)(wei)了(le)防止鎳(nie)的蠕變(bian)現象。

MCFC的(de)陰極材料有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等，由于(yu)NiO電(dian)(dian)極在MCFC工作過(guo)程中(zhong)會緩慢溶解(jie)，同時還會被(bei)從隔膜滲透(tou)過(guo)來(lai)的(de)氫還原而導(dao)致電(dian)(dian)池短路(lu)，所以LiCOO2等新型陰極材料正逐漸取代NiO。

2、隔膜材料

隔(ge)膜是(shi)(shi)MCFC的核(he)心部件，必須(xu)具(ju)備高強度(du)、耐高溫熔鹽(yan)腐蝕、浸入熔鹽(yan)電(dian)解質后能阻氣和(he)具(ju)有(you)(you)良好的離(li)子導電(dian)性(xing)能。MCFC的隔(ge)膜材料(liao)是(shi)(shi)LiAiO2，LiAiO2粉體有(you)(you)三種(zhong)晶(jing)型，分別(bie)為(wei)α型 （六方晶(jing)系）、β型 （單(dan)斜晶(jing)系）和(he)γ型 （四方晶(jing)系）。外形分別(bie)為(wei)球形、針狀(zhuang)和(he)片狀(zhuang)，密(mi)度(du)則分別(bie)3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和(he)2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的雙(shuang)極(ji)板有三(san)個主要作用：①隔開(kai)氧(yang)化劑（O2或空(kong)氣）與還(huan)原(yuan)劑 （天然氣、重整氣）；②提(ti)供氣體流動通(tong)道；③集流導(dao)電(dian)。MCFC的雙(shuang)極(ji)板材(cai)料(liao)主要為不銹鋼和各類鎳基(ji)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)(ke)以采(cai)用(yong)非貴重金屬作(zuo)為(wei)催化劑(ji)，降低了使用(yong)成本。能夠耐受CO和CO2的(de)作(zuo)用(yong)，可(ke)(ke)采(cai)用(yong)富(fu)氫(qing)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)。用(yong)鎳(Ni）或(huo)不銹鋼作(zuo)為(wei)電(dian)(dian)池(chi)的(de)結構材料(liao)(liao)，材料(liao)(liao)容(rong)易獲得并且價(jia)格便宜。熔融碳(tan)酸鹽燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)為(wei)高溫(wen)型(xing)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)，余熱溫(wen)度高，余熱可(ke)(ke)以充分利用(yong)。

2、缺點

以(yi)Li2CO3及k2CO3混合(he)物做成電(dian)(dian)解質，在使用(yong)(yong)過程中會(hui)燒損和(he)脆(cui)裂(lie)，降(jiang)低了熔融碳酸鹽燃料(liao)電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命，其強度與壽(shou)命還有待提高。在整(zheng)個化學反應過程中，CO2要循環(huan)使用(yong)(yong)，從燃料(liao)電(dian)(dian)極(ji)排出(chu)的(de)(de)(de)CO2要用(yong)(yong)經(jing)過催化除H2的(de)(de)(de)處(chu)理后，再按一定(ding)的(de)(de)(de)比(bi)例與空氣混合(he)送入氧電(dian)(dian)極(ji)，CO2的(de)(de)(de)循環(huan)系統增(zeng)加了熔融碳酸鹽燃料(liao)電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)結構和(he)控制的(de)(de)(de)復雜性。