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)場所，MCFC的(de)電(dian)極必(bi)須具備兩(liang)個基本條(tiao)件(jian)：①保證加(jia)速電(dian)化學反應，必(bi)須耐(nai)熔鹽腐(fu)蝕；②保證電(dian)解液在隔(ge)膜(mo)、陰極和陽極間(jian)的(de)良好分配，電(dian)極與隔(ge)膜(mo)必(bi)須有適宜(yi)的(de)孔度相配。

MCFC的陽極電催(cui)化劑(ji)經歷了Ag、Pt、Ni，主要(yao)采用(yong)Ni-Cr合金或Ni-Al合金。采用(yong)Ni取(qu)代Ag和Pt是為(wei)了降低電池成本(ben)，而演變為(wei)鎳合金是為(wei)了防(fang)止鎳的蠕變現象。

MCFC的陰(yin)極(ji)材(cai)料有(you)NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等，由于(yu)NiO電(dian)極(ji)在MCFC工(gong)作(zuo)過程中會緩慢溶(rong)解，同(tong)時還會被從隔膜滲透過來的氫(qing)還原(yuan)而導致電(dian)池短路，所(suo)以(yi)LiCOO2等新型陰(yin)極(ji)材(cai)料正逐漸取代NiO。

2、隔膜材料

隔膜是MCFC的(de)核心部件，必(bi)須具備高強(qiang)度(du)、耐高溫熔鹽(yan)腐蝕、浸入(ru)熔鹽(yan)電(dian)解質后能阻(zu)氣和具有(you)良好的(de)離子導電(dian)性能。MCFC的(de)隔膜材料是LiAiO2，LiAiO2粉體(ti)有(you)三種晶(jing)(jing)(jing)型(xing)，分別為(wei)(wei)α型(xing) （六方(fang)晶(jing)(jing)(jing)系(xi)(xi)）、β型(xing) （單斜晶(jing)(jing)(jing)系(xi)(xi)）和γ型(xing) （四(si)方(fang)晶(jing)(jing)(jing)系(xi)(xi)）。外形(xing)分別為(wei)(wei)球形(xing)、針(zhen)狀和片狀，密度(du)則分別3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的(de)雙(shuang)極板有三個主要作用(yong)：①隔開(kai)氧化劑（O2或空氣(qi)）與(yu)還原劑 （天然氣(qi)、重整氣(qi)）；②提供氣(qi)體(ti)流動(dong)通道；③集流導電(dian)。MCFC的(de)雙(shuang)極板材料主要為(wei)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以(yi)(yi)采用非貴重金屬作為催(cui)化(hua)劑，降低(di)了使(shi)用成(cheng)本。能夠耐受CO和(he)CO2的作用，可采用富氫燃料(liao)(liao)。用鎳(nie)(Ni）或不銹鋼(gang)作為電(dian)池的結構材料(liao)(liao)，材料(liao)(liao)容易獲得并且價格便宜(yi)。熔融碳酸鹽燃料(liao)(liao)電(dian)池為高溫(wen)型燃料(liao)(liao)電(dian)池，余(yu)熱溫(wen)度高，余(yu)熱可以(yi)(yi)充分利用。

2、缺點

以(yi)Li2CO3及k2CO3混合(he)物做成電(dian)(dian)(dian)解質，在使(shi)用(yong)過程中會燒(shao)損(sun)和(he)脆裂，降低(di)了(le)(le)熔融碳酸(suan)鹽燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池的使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，其強度(du)與(yu)壽(shou)命(ming)還有待(dai)提高。在整個化學反應過程中，CO2要(yao)循環(huan)使(shi)用(yong)，從燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)極排(pai)出(chu)的CO2要(yao)用(yong)經過催(cui)化除H2的處(chu)理后，再按(an)一定的比例與(yu)空氣混合(he)送入氧(yang)電(dian)(dian)(dian)極，CO2的循環(huan)系統增加了(le)(le)熔融碳酸(suan)鹽燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池的結構和(he)控制的復雜性(xing)。