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)極是H2、CO氧化和O2 還原的(de)場(chang)所，MCFC的(de)電(dian)極必須(xu)具備兩個基(ji)本條件：①保證加速電(dian)化學反應，必須(xu)耐(nai)熔鹽腐蝕；②保證電(dian)解液在隔膜(mo)、陰極和陽極間的(de)良好分配(pei)，電(dian)極與隔膜(mo)必須(xu)有(you)適宜的(de)孔度相配(pei)。

MCFC的陽極(ji)電(dian)催化劑(ji)經歷(li)了Ag、Pt、Ni，主要(yao)采(cai)(cai)用Ni-Cr合(he)金或Ni-Al合(he)金。采(cai)(cai)用Ni取代Ag和Pt是為了降(jiang)低電(dian)池成(cheng)本，而演變為鎳合(he)金是為了防(fang)止(zhi)鎳的蠕(ru)變現(xian)象。

MCFC的(de)陰極材(cai)料有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等，由于NiO電(dian)極在MCFC工作過程中會緩慢溶解，同時(shi)還會被從隔膜滲透過來的(de)氫還原而導致電(dian)池(chi)短路，所以LiCOO2等新型陰極材(cai)料正逐漸(jian)取代(dai)NiO。

2、隔膜材料

隔膜是MCFC的(de)核心部件(jian)，必須具備(bei)高強度(du)(du)、耐高溫熔鹽腐(fu)蝕、浸(jin)入熔鹽電(dian)解質后(hou)能阻氣和(he)具有良好(hao)的(de)離(li)子導電(dian)性能。MCFC的(de)隔膜材料是LiAiO2，LiAiO2粉(fen)體有三(san)種晶型，分別為(wei)α型 （六方(fang)晶系）、β型 （單斜晶系）和(he)γ型 （四(si)方(fang)晶系）。外形分別為(wei)球形、針狀和(he)片狀，密度(du)(du)則(ze)分別3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和(he)2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的(de)雙極板有三個(ge)主要作用(yong)：①隔開氧化劑(ji)（O2或(huo)空氣(qi)）與還原劑(ji) （天(tian)然氣(qi)、重(zhong)整(zheng)氣(qi)）；②提供氣(qi)體流(liu)動通道；③集流(liu)導電。MCFC的(de)雙極板材料(liao)主要為(wei)不(bu)銹鋼和各類鎳(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(ke)以采用非貴(gui)重金屬(shu)作為(wei)催(cui)化劑，降低了(le)使用成本。能夠(gou)耐受CO和CO2的(de)(de)作用，可(ke)采用富氫燃料(liao)。用鎳(Ni）或不銹(xiu)鋼作為(wei)電(dian)池的(de)(de)結構材料(liao)，材料(liao)容易獲得并且價格(ge)便宜。熔融碳酸鹽(yan)燃料(liao)電(dian)池為(wei)高(gao)溫型燃料(liao)電(dian)池，余(yu)熱溫度高(gao)，余(yu)熱可(ke)以充分(fen)利用。

2、缺點

以(yi)Li2CO3及k2CO3混(hun)(hun)合物(wu)做成電(dian)(dian)(dian)解(jie)質，在(zai)使用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)會燒損和脆裂(lie)，降(jiang)低了(le)熔融碳酸鹽燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)使用(yong)壽(shou)命(ming)，其強度與壽(shou)命(ming)還有待提高。在(zai)整(zheng)個化學反應過(guo)程(cheng)中(zhong)，CO2要循(xun)環使用(yong)，從(cong)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)(dian)極排(pai)出的(de)CO2要用(yong)經過(guo)催化除H2的(de)處理(li)后，再按(an)一定的(de)比例與空氣(qi)混(hun)(hun)合送入氧電(dian)(dian)(dian)極，CO2的(de)循(xun)環系統增(zeng)加了(le)熔融碳酸鹽燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)結構和控制的(de)復雜性。