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)(de)電(dian)(dian)(dian)極是H2、CO氧化和O2 還原的(de)(de)(de)場所，MCFC的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極必(bi)須(xu)具(ju)備兩(liang)個(ge)基本條件：①保證加速電(dian)(dian)(dian)化學反應(ying)，必(bi)須(xu)耐熔鹽腐蝕；②保證電(dian)(dian)(dian)解液在隔(ge)膜、陰(yin)極和陽極間的(de)(de)(de)良好分配(pei)，電(dian)(dian)(dian)極與(yu)隔(ge)膜必(bi)須(xu)有適宜的(de)(de)(de)孔度相配(pei)。

MCFC的陽(yang)極電(dian)(dian)催化(hua)劑經(jing)歷了Ag、Pt、Ni，主要采(cai)用Ni-Cr合(he)金或(huo)Ni-Al合(he)金。采(cai)用Ni取代Ag和Pt是為(wei)了降低(di)電(dian)(dian)池成本，而演變(bian)(bian)為(wei)鎳(nie)合(he)金是為(wei)了防止鎳(nie)的蠕變(bian)(bian)現象。

MCFC的陰極(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等，由于NiO電極(ji)(ji)(ji)在MCFC工作過(guo)程中(zhong)會(hui)緩慢溶解(jie)，同時(shi)還會(hui)被從隔膜滲透過(guo)來的氫還原而導致電池短路，所以LiCOO2等新型陰極(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)正逐漸(jian)取代NiO。

2、隔膜材料

隔膜(mo)是MCFC的核心部件，必(bi)須具備高強(qiang)度(du)、耐高溫熔鹽腐蝕、浸入熔鹽電解質后能阻氣和(he)(he)具有良好的離子(zi)導(dao)電性(xing)能。MCFC的隔膜(mo)材(cai)料是LiAiO2，LiAiO2粉體有三種(zhong)晶型(xing)(xing)，分別(bie)為α型(xing)(xing) （六方晶系(xi)(xi)）、β型(xing)(xing) （單斜晶系(xi)(xi)）和(he)(he)γ型(xing)(xing) （四方晶系(xi)(xi)）。外形分別(bie)為球(qiu)形、針(zhen)狀和(he)(he)片狀，密度(du)則分別(bie)3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和(he)(he)2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的雙極板有三個(ge)主要作用：①隔(ge)開氧化(hua)劑(ji)(ji)（O2或空氣）與(yu)還原劑(ji)(ji) （天然(ran)氣、重整氣）；②提供氣體流動通(tong)道；③集(ji)流導電。MCFC的雙極板材料主要為不銹鋼和各類鎳基合(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以(yi)采用(yong)非貴重金(jin)屬(shu)作為催(cui)化劑，降低了使用(yong)成本。能夠耐受CO和CO2的作用(yong)，可采用(yong)富(fu)氫燃料(liao)。用(yong)鎳(Ni）或不銹鋼作為電池的結構(gou)材料(liao)，材料(liao)容易獲(huo)得并且價格(ge)便宜(yi)。熔融碳(tan)酸(suan)鹽燃料(liao)電池為高(gao)溫型(xing)燃料(liao)電池，余(yu)熱(re)溫度高(gao)，余(yu)熱(re)可以(yi)充分利用(yong)。

2、缺點

以(yi)Li2CO3及k2CO3混(hun)合(he)(he)物做成電(dian)解(jie)質(zhi)，在使用(yong)過(guo)(guo)程中(zhong)會燒損和脆裂(lie)，降低了(le)熔融碳(tan)酸鹽(yan)燃(ran)料電(dian)池(chi)的(de)使用(yong)壽(shou)命，其強度(du)與壽(shou)命還有(you)待提高。在整個化學反(fan)應過(guo)(guo)程中(zhong)，CO2要循(xun)環(huan)使用(yong)，從(cong)燃(ran)料電(dian)極(ji)排出的(de)CO2要用(yong)經過(guo)(guo)催化除H2的(de)處理后，再按(an)一定的(de)比(bi)例與空(kong)氣混(hun)合(he)(he)送入(ru)氧電(dian)極(ji)，CO2的(de)循(xun)環(huan)系統增(zeng)加了(le)熔融碳(tan)酸鹽(yan)燃(ran)料電(dian)池(chi)的(de)結構和控制(zhi)的(de)復雜(za)性。