关于燃料电池发电技术调研报告 (一 )
、天然气
电解质
磷酸水溶液
KliCO3溶盐
ZrO2-Y2O3(YSZ)
离子(Na离子)
电极
阳极
多孔质石墨(Pt催化剂)
多孔质镍(不要Pt催化剂)
Ni-ZrO2金属陶瓷(不要Pt催化剂)
多孔质石墨或Ni(Pt催化剂)
阴极
含Pt催化剂+多孔质石墨+Tefion
多孔NiO(掺锂)
LaXSr1-XMn(Co)O3
多孔质石墨或Ni(Pt催化剂)
工作温度
~200℃
~650℃
800~1000℃
~100℃
近20多年来,燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段,燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。AFC已在宇航领域广泛应用,PEMFC已广泛作为交通动力和小型电源装置来应用,PAFC作为中型电源应用进入了商业化阶段,MCFC也已完成工业试验阶段,起步较晚的作为发电最有应用前景的SOFC已有几十千瓦的装置完成了数千小时的工作考核,相信随着研究的深入还会有新的燃料电池出现。
美日等国已相继建立了一些磷酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂、质子交换膜燃料电池电厂作为示范。日本已开发了数种燃料电池发电装置供公共电力部门使用,其中磷酸燃料电池(PAFC)已达到"电站"阶段。已建成兆瓦级燃料电池示范电站进行试验,已就其效率、可运行性和寿命进行了评估,期望应用于城市能源中心或热电联供系统。日本同时建造的小型燃料电池发电装置,已广泛应用于医院、饭店、宾馆等。
3.燃料电池发电系统
3.1.利用天然气的发电系统
MCFC需要供给的燃料气体是H2,它可由天然气中的CH4改质生成,其反应在改质器中进行。改质器出口的温度为600℃,符合MCFC的工作温度,可以原样直接输送到燃料极侧。
另一方面,空气极侧需要的O2通过空气压缩机供给。另一个反应因素CO2,空气极侧反应等量地再利用发电时燃料极产生的CO2。除了有CO2外,燃料极排出气体还含有未反应的可燃成份,一起输送到改质器的燃烧器侧,天然气改质所必需的热量就由该燃烧热供给。这种情况下,排出的燃料气体会含有过多的H2O,将影响发热量,为此通常是先将排出燃料气体冷却,将水份滤去后再输送到改质器的燃烧侧。从改质器燃烧侧出来的气体与来自压缩机的空气相混合后供给空气极侧。
实际的电池因内部存在电阻会发热,故通过在空气极侧中流过的大量氧化气体(阴极气体,即含有O2、CO2的气体)来除去其发生的热。通常是按600℃供给的气体在700℃下排出,这一指标可通过在空气极侧进行流量调整来控制,为此采用阴极气体的再循环,即,空气极侧供给的气体为以改质器燃烧排气与部
电解质
磷酸水溶液
KliCO3溶盐
ZrO2-Y2O3(YSZ)
离子(Na离子)
电极
阳极
多孔质石墨(Pt催化剂)
多孔质镍(不要Pt催化剂)
Ni-ZrO2金属陶瓷(不要Pt催化剂)
多孔质石墨或Ni(Pt催化剂)
阴极
含Pt催化剂+多孔质石墨+Tefion
多孔NiO(掺锂)
LaXSr1-XMn(Co)O3
多孔质石墨或Ni(Pt催化剂)
工作温度
~200℃
~650℃
800~1000℃
~100℃
近20多年来,燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段,燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。AFC已在宇航领域广泛应用,PEMFC已广泛作为交通动力和小型电源装置来应用,PAFC作为中型电源应用进入了商业化阶段,MCFC也已完成工业试验阶段,起步较晚的作为发电最有应用前景的SOFC已有几十千瓦的装置完成了数千小时的工作考核,相信随着研究的深入还会有新的燃料电池出现。
美日等国已相继建立了一些磷酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂、质子交换膜燃料电池电厂作为示范。日本已开发了数种燃料电池发电装置供公共电力部门使用,其中磷酸燃料电池(PAFC)已达到"电站"阶段。已建成兆瓦级燃料电池示范电站进行试验,已就其效率、可运行性和寿命进行了评估,期望应用于城市能源中心或热电联供系统。日本同时建造的小型燃料电池发电装置,已广泛应用于医院、饭店、宾馆等。
3.燃料电池发电系统
3.1.利用天然气的发电系统
MCFC需要供给的燃料气体是H2,它可由天然气中的CH4改质生成,其反应在改质器中进行。改质器出口的温度为600℃,符合MCFC的工作温度,可以原样直接输送到燃料极侧。
另一方面,空气极侧需要的O2通过空气压缩机供给。另一个反应因素CO2,空气极侧反应等量地再利用发电时燃料极产生的CO2。除了有CO2外,燃料极排出气体还含有未反应的可燃成份,一起输送到改质器的燃烧器侧,天然气改质所必需的热量就由该燃烧热供给。这种情况下,排出的燃料气体会含有过多的H2O,将影响发热量,为此通常是先将排出燃料气体冷却,将水份滤去后再输送到改质器的燃烧侧。从改质器燃烧侧出来的气体与来自压缩机的空气相混合后供给空气极侧。
实际的电池因内部存在电阻会发热,故通过在空气极侧中流过的大量氧化气体(阴极气体,即含有O2、CO2的气体)来除去其发生的热。通常是按600℃供给的气体在700℃下排出,这一指标可通过在空气极侧进行流量调整来控制,为此采用阴极气体的再循环,即,空气极侧供给的气体为以改质器燃烧排气与部
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