Протонно-керамический топливный элемент

Новости Китайской сети хранения энергии: Протонно-керамический топливный элемент (PCFC) может напрямую использовать водород и углеводород в качестве топлива для выработки электроэнергии, например, высокотемпературный твердооксидный топливный элемент (SOFC), эффективность использования топлива может составлять более 50%. Однако большинство предыдущих исследований топливных элементов с прямым углеводородом было сосредоточено на твердооксидных топливных элементах на основе электролитов, проводящих ионы кислорода. Отложение углерода (коксование) обычно происходит, когда в таких топливных элементах напрямую используются углеводородные соединения и / или серосодержащие топлива. И отравление серой, что со временем приводит к серьезному ухудшению характеристик батареи. Хотя протонно-керамические топливные элементы обладают хорошими электрическими свойствами и противококсовыми свойствами, в предыдущих исследованиях их систематическое сравнение не проводилось.

ChuanchengDuan из Университета горного дела и технологий Колорадо (работа, китайское имя может быть Duan Chuancheng, выпускник Даляньского политехнического института в 2012 году, выпускник Даляньского института химической технологии за 1 год) и RyanO'Hayre (коммуникация) и другие, основанные на изменениях в Структура батареи Протонно-керамический топливный элемент был протестирован с 11 видами топлива, и PCFC систематически изучался.

Авторы напрямую использовали 11 необработанных видов топлива, но топливные элементы показали отличные характеристики, особенно характеристики топлива NH3 и CH3OH были почти близки к характеристикам чистого водорода, даже после 1000 часов работы с использованием природного газа, загрязненного H2S. Емкость аккумулятора существенно не упала. PCFC может поддерживать более высокое рабочее напряжение, чем SOFC, особенно с высоким использованием топлива. Для всех видов топлива PCFC не обнаруживает признаков коксования во время работы, а температура сильно не колеблется. В большинстве случаев скорость снижения производительности батареи за 1000 часов составляла <1,5%. Это связано с тем, что PCFC создает однородное нанопокрытие Ni в фазе электролита после высокотемпературной работы. Это покрытие может взаимодействовать с BZY (легированный иттрий цирконат BaZr0.8Y0.2O3 -δ) для производства кокса тормозит, и они также большее количество отравления серы может быть допущены при помощи механизма удаления серы самоочистки.

Еще одно объяснение заключается в том, что электролит PCFC является сильно щелочным, в то время как обычный SOFC более кислый, поэтому химическая разница поверхности может сильно повлиять на характеристики электрода. Гидратация BZY / BCY может увеличить соотношение O: C на поверхности и на границе раздела двух фаз, что помогает увеличить сопротивление карбонизации. Присутствие протонпроводящих керамических частиц в аноде также может препятствовать адсорбции серы и способствовать удалению серы. Исследования теории функционала плотности показывают, что COOH (Ni), скорее всего, образует одну из трех углеродсодержащих гидроксильных разновидностей на поверхности Ni (111) и Ni (211). Предыдущие исследования показали, что скорость WGS (вода-газовый сдвиг) определяет, что ступенчатая реакция представляет собой образование COOH (Ni). Скорость удаления кокса прямо пропорциональна скорости образования COOH (Ni).

Термическая стабильность имеет решающее значение для коммерциализации топливных элементов. Быстрое термоциклирование PCFC, использующих водород в качестве топлива, после завершения каждого теплового цикла и всех 32 тепловых циклов плотность тока батареи может быть восстановлена до> 99,5% от ее начальной плотности, что указывает на высокую стабильность материала батареи PCFC. Присущая способность термоциклирования. Превосходная топливная пригодность и долговечность, которые демонстрируют устройства PCFC на основе Ni-BZY, а также присущая им устойчивость к термоциклированию, подчеркивают широкие перспективы этой технологии и потенциал для коммерческого применения.

Страница содержит содержимое машинного перевода.