熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）本体性能

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC:molten carbonate fuel cell)的电解质通常为Li2CO3与K2CO3或Li2CO3与Na2CO3的混合盐.在电池的工作状态下,熔融碳酸盐溶液在微孔的LiAlO2上完全浸渍.使得整个隔膜材料既导电又隔绝阴极气体.     

我国大面积熔融碳酸盐燃料电池发电技术取得重要突破

2008年11月10日,具有我国自主知识产权的“燃料电池发电技术研究开发”课题取得重要突破,在国内首次成功实现大面积双极板熔融碳酸盐燃料电池堆的发电试验。该燃料电池技术研发课题由华能集团公司所属西安热工院研究院自主设计,是华能集团公司科技项目———“绿色煤电”关键技术研发项目中的一个子课题。课题目标是设计研发并建成2~5kW高温燃料电池发电系统试验台和电池堆,内容包括熔融碳酸盐燃料电池的性能研究,燃料电池堆组装技术研究及高温燃料电池尾气余热利用等技术。该试验的成功表明,热工院自主设计的双极板结构合理,易于加工,能够满足5~10kV熔融碳酸盐燃料电池堆的设计要求;并已完全掌握560mm×400mm双极板的设计与制造、组装等各项相关技术。目前,课题组已完成5kW熔融碳酸盐燃料电池发电系统的设计方案,正在进行5kW熔融碳酸盐燃料电池堆的研制工作。燃料电池作为一种新兴的发电技术,具有发电效率高、污染小、可用作分散电源、不需要大量冷却水等优点,被认为是继火力发电、水力发电、核能发电之后的第四大发电方式,是21世纪清洁发电技术之一。我国大面积熔融碳酸盐燃料电池发电技术取得重要突破     

熔融碳酸盐燃料电池单体数值模拟及性能分析

介绍了熔融碳酸盐燃料电池的原理.认为燃料电池内部的温度、电流密度和反应气体浓度等分布参数对燃料电池的安全、高效运行具有重要的影响,准确地预测燃料电池的温度场、电流密度场和反应气体的浓度场具有十分重要的意义.在考虑熔融碳酸盐燃料电池内部电特性和热特性的基础上,建立了熔融碳酸盐燃料电池单体准二维数学模型.利用该模型对逆流形式的熔融碳酸盐燃料电池单体的主要性能参数进行了稳态数值模拟.仿真结果对于熔融碳酸盐燃料电池的设计及运行具有一定的参考价值.     

MCFC中隔膜和盐膜研制的分析

通过对粉料合成、浆料制备以及隔膜改性的分析,总结了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)隔膜制备的研究情况。评述了盐膜的研究进展,指出盐膜在应用于MCFC时,要对电池的制紧力进行跟踪与补偿。     

粉粒重排对MCFC隔膜性能的影响

对熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)内外隔膜最大孔径的测定,发现隔膜粉粒在外力作用下发生重排和滑移,重排引起隔膜最大孔径等物性的变化。外力促使隔膜粉粒发生重排,产生非致密效果,但又抑制隔膜内缺陷的发展,部分外力机械能和部分重排能转变成为粉粒的表面能,外力作用下的隔膜初期烧结模型为梯形模型。     

熔融碳酸盐燃料电池的电气建模

熔融碳酸盐燃料电池目前是高温燃料电池研究领域的一个难点,其严格的热启动过程和运行状态对电池性能和寿命的影响至关重要。针对这一问题,建立了基于机理的熔融碳酸盐燃料电池电气模型,详细给出了采用电化学方程的熔融碳酸盐燃料电池电气特性的模型结构、算法、训练、仿真和试验。实验结果证明其快速准确,为熔融碳酸盐燃料电池的系统控制提供了一个实际工程应用模型。     

水基电解质隔膜流延法制备与性能研究

因为水基电解质隔膜流延法制备具有高效、低成本、低污染等优点，故提出了一种以流延机制备电解质隔膜工艺过程，主要针对以α-LiAlO2为粉料，蒸馏水和聚乙烯醇（PVA）的混合溶液为黏结剂，通过流延机流延制备大面积高强度环保型的水基电解质隔膜，并对隔膜和电池性能进行了测试。结果表明:所制备水基隔膜平均孔径为0.217 μm，孔隙率为61.63%，通过组装1.5 kW电堆进行实验验证，0.7 V恒电压下放电最大功率在1.718 kW，比设定值1.5 kW超过13%，功率稳定输出在1.5 kW运行超过了900 h。该研究为后期大功率熔融碳酸盐燃料电池研发奠定基础。     

熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)电解质板的研制

燃料电池是能量转换效率高,污染小,因此为人们所瞩目.本文简要介绍熔融碳酸盐型燃料电池的主要元件—电解质板在试验室研制中的材料选取、制造工艺及对有关性能的测试结果。     

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)发电系统进展

燃料电池 ,尤其是熔融碳酸盐燃料电池是 2 1世纪最有希望的发电技术。在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电原理后 ,从以下方面对系统的开发进行了论述 :单体元件 (电极和电解质 )性能的提高 ,燃料的处理 ,余热利用 ,电力调节和并网 ,电池参数 (工作压力、温度、反应气体的组成和利用率、燃料气体湿度 )的控制与优化。介绍了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的国内外研究现状 ,给出了天然气外部重整型和内部重整型燃料电池的循环模型。指出熔融碳酸盐燃料电池系统开发面临的主要课题 :延长寿命、降低成本、系统小型化、改善电能质量等 ,给出一种多段熔融碳酸盐燃料电池系统模型     

熔融碳酸盐燃料电池阴极降解实验研究

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种具有清洁、发电效率高等优点的新型发电技术,但运行过程中阴极的溶解影响了电池的寿命。通过对运行后的熔融碳酸盐燃料电池阴极材料氧化镍(NiO)进行扫描电镜(SEM),能量散射光谱(EDS)分析,结果表明,阴极氧化镍(NiO)中发生了溶解并伴有镍(Ni)的沉淀析出,在多孔阴极材料表面观察到有细小的针孔。二氧化碳浓度的提高导致阴极NiO的溶解和Ni的沉淀析出,造成电池发生了镍短路和功率降低,并对熔融碳酸盐燃料电池运行过程中阴极溶解的机理进行了分析和讨论。     

小型熔融碳酸盐燃料电池及电池堆的性能

以辊轧工艺制备的多孔金属镍板作阳极 ,多孔氧化镍板作阴极 ,以流延法制备的LiAlO2 陶瓷膜为电解质板 ,以(Li0 .62 K0 .3 8) 2 CO3 为电解质 ,组装了电极面积为 12 0和 3 12cm2 的单电池 ,考察了单电池在升温过程中开路电压和内阻的变化情况 ,以及不同的工作条件对电池和输出功率的影响。在单电池发电成功的基础上 ,分别组装了由 3片和 8片单电池构成的电极面积为 3 2 8.8cm2 的小型熔融碳酸盐燃料电池堆 ,并测定了电池堆的电压和输出功率。试验表明 ,随着工作温度的提高 ,单电池和电池堆的开路电压和输出功率均显著提高 ,并且 ,经过若干天的连续发电 ,其电压和输出功率基本不变 ,说明自制的LiAlO2 电解质板具有良好的热机械强度 ,而电极材料也保持了良好的电催化性能。试验还表明 ,在相同的工作条件下 ,由 3片和 8片相同的单电池组成的电池堆的电压和输出功率分别为单片电池的 3倍和 8倍 ,这表明使用该结构的单电池有望串联成输出功率更高的较大型的电池堆 ,以满足熔融碳酸盐燃料电池的基础研究之用。     

熔融碳酸盐燃料电池阴极的研究进展

综述了熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)多孔阴极结构及其新材料的研究进展 ,介绍了多种能够有效改善阴极稳定性、延长MCFC寿命的新技术。以Li Na碳酸盐电解质代替传统的Li K体系或用碱土元素对NiO阴极进行改性 ,能够显著降低镍在电解质中的溶解性。所开发的LiCoO2 和LiFeO2 LiCoO2 NiO复合物等新型阴极材料具有与NiO相当的电化学活性而较低的溶解性。作为一种新型结构技术 ,在阴极和电解质隔膜之间或在电解质隔膜中 ,设置一层金属膜 ,能够有效阻断阴极溶解组分向阳极的扩散 ,避免电池内部短路危险 ,延长电池寿命     

熔融碳酸盐燃料电池动态特性的研究

基于能量守恒、质量平衡原理和热力学特性，提出了熔融碳酸盐燃料电池的数学模型，该模型考虑了电解质基块内的质量传递，以及质量传递对燃料电池内部热力学特性的影响，采用加权残差(MWR)数值方法和Matlab环境的系统函数化解偏微分方程组并建立动态仿真模型。仿真表明燃料电池内部各点的温度有较大的差异，随着燃料和氧化剂量的变动(增加)，电极一电解质的温度增加，而氧化剂流的温度有所下降。模型的物理参数是从某燃料电池研究所1．5kW熔融碳酸盐燃料电池获得。     

熔融碳酸盐燃料电池性能的研究

用流铸法制备的膜组装熔融碳酸盐燃料电池,组装可靠,重复性好。电流密度在150mA/cm~2,电压在0.90V以上;在200mA/cm~2时,输出能量密度为147mW/cm~2。考察了反应气压差,组装压力,燃料气和氧化剂利用率及温度对性能的影响,并进行了讨论。     

熔融碳酸盐燃料电池发电厂的应用展望

分析了开发熔融碳酸盐燃料电池 ( MCFC)发电厂的必要性、可能性及资源条件。首次从电极、单电池、电堆、系统 4个层次阐述了 MCFC燃料电池的发电原理 ,并分析了 4个层次中发生的主要热、电过程 ;给出了有代表性的天然气 MCFC发电厂、煤气化 MCFC—燃气轮机—汽轮机联合发电厂的原理、构成和主要过程 ;介绍了 MCFC发电系统商业化的最佳容量、燃料选择、全球主要市场的前景、特点以及商业化存在的障碍。简要阐明了我国大力研究和开发 MCFC发电系统的现实意义。     

熔融碳酸盐燃料电池发电的应用与商业化

首先分析了开发熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)发电的必要性、可能性及资源条件。然后首次从电极、单电池、电堆、系统四个层次阐述了MCFC燃料电池的发电原理,并分析了四个层次中发生的主要热、电过程;给出了有代表性的天然气MCFC发电厂、煤气化MCFC-燃气轮机-汽轮机联合发电厂的原理、构成和主要过程;介绍了MCFC发电系统商业化的最佳容量、燃料选择、全球主要市场的前景和特点。最后简要阐明了我国大力研究和开发MCFC发电系统的现实意义。