CN110707347A - 一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，包括电池体和对电池体加热的加热炉，所述电池体内安装有工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极包括阳极室，所述阳极室内插入有取放棒，阳极室上开有与电池体内腔电解质连通的流通孔，所述阳极室内填充有煤/碳燃料，所述煤/碳燃料内埋设有集电器，所述集电器通过耐高温绝缘导线引出；所述煤/碳燃料的成分至少包括过渡金属氧化物和碳粉。本发明通过向阳极室中添加某种过渡金属氧化物，起到催化剂作用，有效促进了阳极的电氧化反应，提高了阳极性能，进而有效提高了燃料电池的功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体是一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池。
背景技术
煤炭在我国能源结构中占主导地位，且该形势在相当长的时间内将不会改变。传统燃煤电厂的发电效率只有30-45％，并且会排放大量温室气体和污染物如SO2，NOx，颗粒物等。而直接煤/碳燃料电池(Direct Coal/Carbon FuelCell,DCFC)，可将煤/碳中的化学能直接转化为电能，能量转化效率提升近一倍，可极大减少能量损失和污染物排放，还能获得纯度很高的CO2，便于储存和利用。
目前，有关MC-DCFC的专利并不是很多，国内现有的相关专利主要集中在以下几方面：
(1)具有重整单元的MC-DCFC：中国专利CN201010207016.1，该专利中，作者并不直接以煤/碳燃料进料，而是通过重整单元将其转化为气体燃料；在重整单元，还有一些专利是关于重整催化剂的，如中国专利CN201780027891.1、中国专利CN201010206914.5。
(2)煤/碳燃料进料方式方面以及煤/碳燃料处理方法：中国专利CN201110257666.1、中国专利CN201010287471.7、中国专利CN200810209833.3。
(3)电解液/煤/碳燃料方面，有以下专利：中国专利CN201110304175.8。
(4)电极材料方面的专利有：中国专利CN201510583169.9、中国专利CN200610015494.6、中国专利CN100392894C。
(5)在电堆研究方面的国内专利有：中国专利CN203800125U、中国专利CN202308175U。
国外对MC-DCFC的专利主要集中在以下方面：
(1)具有重整单元的MC-DCFC，专利有：美国专利US5348814A和US5100743A。
(2)煤/碳燃料在进料之前的预处理，专利有：美国专利US7981563B2。
(3)在煤/碳燃料方面的专利有：美国专利US6037076A。
(4)关于阳极的专利涉及阳极形态、具有一些特殊功能的阳极(如耐硫)和阳极材料，专利如下：美国专利US20060234098A1、美国专利US4925745A、英国专利GB2039131A和美国专US5206095A。
(5)国外在电堆方面也有一些专利，例如：韩国专利KR101713344B1。
(6)此外，还有该类燃料电池与其它设备联用的一些专利：日本专利JPH11312527A，美国专利US9502728B1。
尽管已经有许多学者在他们的MC-DCFC中使用各种煤/碳燃料做了一些性能测试，但他们获得的功率密度大都比较低，上述文献的燃料电池通常在600℃～800℃的反应温度下，MPD(最大功率密度)只有17mW cm-2～141mW cm-2。
较低的功率密度限制了MC-DCFC技术的发展和商业化运行，因此尽可能地提高MC-DCFC的功率密度具有重要意义和商业价值。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的至少一个技术问题，本发明提供一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，通过向阳极室中添加某种过渡金属氧化物，起到催化剂作用，有效促进了阳极的电氧化反应，提高了阳极性能，进而有效提高燃料电池的功率密度。
本发明提供了一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，包括电池体和对电池体加热的加热炉，所述电池体内安装有工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极包括阳极室，所述阳极室内插入有取放棒，阳极室上开有与电池体内腔连通的流通孔，所述阳极室内填充有煤/碳燃料，所述煤/碳燃料内埋设有集电器，所述集电器通过耐高温绝缘导线引出；所述煤/碳燃料的成分至少包括过渡金属氧化物和碳粉。
本发明的有益效果是：本发明方法实现起来方便有效，能够解决碳粉燃料在阳极集电器上反应速率慢、活性低的问题；通过添加一定量的某种过渡金属氧化物，该氧化物起到催件剂作用，可以提高阳极的电氧化反应速率，进而提高电池的最大功率密度。
优选的，所述过渡金属氧化物占煤/碳燃料总质量的30％～70％。
优选的，所述过渡金属氧化物优选氧化铈。
采用上述进一步方案的有益效果是：能够进一步提高阳极的电氧化反应速率。
优选的，所述阳极室外部为耐热硬管，在耐热硬管内安装设置有下限位板，下部限位板的周缘与耐热硬管内壁间隙配合，所述下限位板和耐热硬管所构成的区域为煤/碳燃料的填充区域。
优选的，所述下限位板与取放棒的底端固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：能够使煤/碳燃料均匀分布在阳极室的底部，更进一步提高阳极的电氧化反应速率。
优选的，所述煤/碳燃料中碳粉的粒度为100～200μm。
优选的，所述煤/碳燃料中还掺有碳酸盐。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述粒度的碳粉，能够获得更佳的反应速率。
优选的，所述集电器为片状，采用耐高温耐腐蚀金属材料制成，优选采用铂或金。
优选的，所述耐高温绝缘导线为表面有一层绝缘层的镀银铜线。
采用上述进一步方案的有益效果是：保证集电器在高温条件下具备较好的集电效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池的结构示意图；
图2为本发明的阳极室的结构示意图；
图3为四种混合煤/碳燃料在600℃的i-V和i-P曲线图；
图中：
1-加热炉，2-热电偶，3-O2/CO2混合气管，4-电化学工作站，5-Ar气进口，6-阳极室，7-刚玉管I，8-金属丝，9-熔融碳酸盐，10-煤/碳燃料，11-刚玉片，12-金属片，13-电池体，14-刚玉管II，15-下部限位板，16-耐高温绝缘导线，17-集电器，18-流通孔，19-耐热硬管，20-取放棒，21-上部限位板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，包括电池体13和对电池体13加热的加热炉1，所述电池体13内安装有工作电极、对电极和参比电极。所述电池体13内填充熔融碳酸盐9，工作电极、对电极和参比电极均插入到熔融碳酸盐9内。
本发明的对电极可以采用以下结构：外部为开孔的刚玉管II 14，熔融碳酸盐9可由孔进入，其内插入有通入阴极气体的管。一般通O2/CO2(1/2)混合气作为阴极气体，即可以插入O2/CO2混合气管3。O2/CO2混合气管3底部固定金属片12，由导线引出，构成对电极。
本发明的参比电极可以采用以下结构：外部为开孔的刚玉管I 7，熔融碳酸盐9可由孔进入，其内插入有通入阴极气体的管。一般通O2/CO2(1/2)混合气作为阴极气体，即可以插入O2/CO2混合气管3。O2/CO2混合气管3内穿设有金属丝8，一端位于刚玉管I 7底部，另一端引出，构成参比电极。
如图2所示，而工作电极可以采用以下结构：所述工作电极包括阳极室6，阳极室6外侧是耐热硬管19，所述阳极室6内插入有取放棒20。阳极室6上开有与电池体13内腔连通的流通孔18，熔融碳酸盐9可由流通孔18进入。所述阳极室6内填充有煤/碳燃料10，所述煤/碳燃料10内埋设有集电器17，所述集电器17通过耐高温绝缘导线16引出，构成工作电极。所述煤/碳燃料10的成分至少包括过渡金属氧化物和碳粉。
所述阳极室6内还可以设置下部限位板15和上部限位板21，用于将阳极室6分区。为便于操作(如添加煤/碳燃料等)，下部限位板15的周缘与耐热硬管19内壁间隙配合，所述下限位板15与取放棒20的底端固定连接。
所述电池体13上还设置有Ar气进口，用于向电池体13通入Ar气。所述电池体13上还可以插入热电偶2来监测加热温度。所述电池体13内的底部可以铺设刚玉片11，使电极与金属壁面隔断。
上述的三个电极和电池体13共同构成了三电极体系的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池。
所述过渡金属氧化物优选占煤/碳燃料10总质量的30％～70％。一般选择30～50％的占比。
所述过渡金属氧化物优选氧化铈。
这样能够进一步提高阳极的电氧化反应速率。
所述的煤/碳燃料10中，碳粉的粒度优选100～200μm。在此范围区间内，碳粉的粒度越低，电化学反应性能越佳。
下面以两种不同粒径的石墨粉为例，通过是否添加CeO2配成四种混合物A1、A2、B1和B2，构成四个实施例进行性能实验，具体实验步骤如下：
(1)本实验以二元混合碳酸盐(Li2CO3-K2CO3，62/38mol％)为电解质，构建三电极体系燃料电池。工作电极(WE)是用不同的石墨燃料和金片(1.0cm2)与银线连接，进行电流收集。对电极(CE)由金片(1.0cm2)构成，并用金丝点焊，以O2/CO2混合物作为阴极气体。参比电极(RE)由金丝组成。这些金部分用硝酸洗涤25s，然后用蒸馏水冲洗，最后干燥、备用。将二元混合碳酸盐粉末(665g)加入电池体13中，然后以5℃/min的速率将加热炉1的温度升高到600℃。加热过程中，将100mL/min的Ar气吹扫到电池体13中，当加热炉1温度稳定后，分别在CE和RE中通入固定配比的阴极气体。将WE插入电池体13中。使用电化学工作站4测试电池的极化曲线和阻抗谱结果，将工作电极(WE)、对电极(CE)和参比电极(RE)均接入到电化学工作站4。
(2)选择两种不同粒径(100μm和200μm)的商业用石墨粉作为工作电极中的煤/碳燃料10。这些石墨样品和CeO2(50wt％)与二元熔融碳酸盐混合。石墨(200μm)粒径与碳酸盐粉末的混合物被标注为A1；加入CeO2(50wt％)后，组成新的混合物燃料，标注为A2。然后，将石墨(100μm)粒径与碳酸盐的混合物标注为B1，并在加入CeO2(50wt％)后标注为B2。
通过电化学工作站4，对A1、A2、B1和B2四个实施例的燃料电池性能进行测试，测试的结果与现有的燃料电池做比较，来判断本发明的技术效果。
发明人将背景技术中及目前已有的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池的参数进行了调查，并通过测试对调查数据做了修正，结果见表1。
表1国内外不同燃料的MC-DCFC的性能
注：熔融碳酸盐，MC；最大功率密度，MPD；开路电位，OCV。
由表1数据可知，目前而言，在600℃～800℃的温度下，熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池的MPD(最大功率密度)只有17mW cm-2～141mW cm-2。
由图3的a图所示，在600℃相同操作条件下A1和A2之间i-V和i-P曲线进行比较，A1和A2的最大功率密度为161.7mW cm-2，最大电流密度为680.7mA cm-2。由图3的b图所示，在600℃相同操作条件下B1和B2之间i-V和i-P曲线做比较，B1和B2的最大功率密度为203.6mWcm-2，最大电流密度范围为1009.6mA cm-2。
由本发明实施例的结果与表1结果对比可知，采用本发明的技术方案，熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池的最大功率密度得到了较大幅度的提升，本发明的燃料电池最大功率密度能够比现有技术提升30％以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，包括电池体(13)和对电池体(13)加热炉(1)，所述电池体(13)内安装有工作电极、对电极和参比电极，其特征在于：所述工作电极包括阳极室(6)，所述阳极室(6)内插入有取放棒(20)，阳极室(6)上开有与电池体(13)内腔连通的流通孔(18)，所述阳极室(6)内填充有煤/碳燃料(10)，所述煤/碳燃料(10)内埋设有集电器(17)，所述集电器(17)通过耐高温绝缘导线(16)引出；所述煤/碳燃料(10)的成分至少包括过渡金属氧化物和煤/碳粉。
2.根据权利要求1所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述过渡金属氧化物占煤/碳燃料(10)总质量的30％～70％。
3.根据权利要求2所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述过渡金属氧化物为氧化铈。
4.根据权利要求1所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述阳极室(6)外部为耐热硬管(19)，在耐热硬管(19)内安装设置有下限位板(15)，下部限位板(15)的周缘与耐热硬管(19)内壁间隙配合，所述下限位板(15)和耐热硬管(19)所构成的区域为煤/碳燃料(10)的填充区域。
5.根据权利要求4所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述下限位板(15)与取放棒(20)的底端固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述煤/碳燃料(10)中碳粉的粒度为100～200μm。
7.根据权利要求1所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述煤/碳燃料(10)中还掺有碳酸盐。
8.根据权利要求1所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述集电器(17)为片状，采用耐高温耐腐蚀金属材料制成。
9.根据权利要求8所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述集电器(17)采用铂或金制成。
10.根据权利要求1所述的一种高功率密度的熔融碳酸盐直接煤/碳燃料电池，其特征在于：所述耐高温绝缘导线(16)为高温线，表面有一层耐高温绝缘层，里面为镀银铜线。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101090159A (zh) * | 2007-07-06 | 2007-12-19 | 哈尔滨工程大学 | 固体炭阳极熔融碳酸盐燃料电池 |
| CN102290589A (zh) * | 2011-07-19 | 2011-12-21 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种阴极支撑型直接碳燃料电池 |
| CN102306809A (zh) * | 2011-07-12 | 2012-01-04 | 清华大学 | 一种提高直接碳燃料电池性能的导体催化剂及方法 |
| CN102361092A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-02-22 | 哈尔滨工程大学 | 含有变价金属氧化物的熔融碳酸盐电解液及在炭燃料电池中的应用 |
| KR20150102743A (ko) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 부산대학교 산학협력단 | 확대된 삼상계면을 갖는 직접탄소 연료전지 및 연속적 연료공급을 위한 직접탄소 연료전지 시스템 |
| US20150263351A1 (en) * | 2012-08-31 | 2015-09-17 | Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation | Anode for direct carbon fuel cell and direct carbon fuel cell including the same |
| WO2016003011A1 (ko) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | 한국생산기술연구원 | 우수한 연료 효율을 갖는 직접탄소 연료전지 시스템 |
| CN105742653A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-07-06 | 北京理工大学 | 一种具有双重电催化功能的直接碳燃料电池阳极 |
| WO2018089517A1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | Fuelcell Energy, Inc. | Two-layer anode for molten carbonate fuel cells |
| JP2018133255A (ja) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 国立大学法人東京工業大学 | 直接炭素燃料電池 |
-
2019
- 2019-09-11 CN CN201910860528.9A patent/CN110707347B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101090159A (zh) * | 2007-07-06 | 2007-12-19 | 哈尔滨工程大学 | 固体炭阳极熔融碳酸盐燃料电池 |
| CN102306809A (zh) * | 2011-07-12 | 2012-01-04 | 清华大学 | 一种提高直接碳燃料电池性能的导体催化剂及方法 |
| CN102290589A (zh) * | 2011-07-19 | 2011-12-21 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种阴极支撑型直接碳燃料电池 |
| CN102361092A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-02-22 | 哈尔滨工程大学 | 含有变价金属氧化物的熔融碳酸盐电解液及在炭燃料电池中的应用 |
| US20150263351A1 (en) * | 2012-08-31 | 2015-09-17 | Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation | Anode for direct carbon fuel cell and direct carbon fuel cell including the same |
| KR20150102743A (ko) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 부산대학교 산학협력단 | 확대된 삼상계면을 갖는 직접탄소 연료전지 및 연속적 연료공급을 위한 직접탄소 연료전지 시스템 |
| WO2016003011A1 (ko) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | 한국생산기술연구원 | 우수한 연료 효율을 갖는 직접탄소 연료전지 시스템 |
| CN105742653A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-07-06 | 北京理工大学 | 一种具有双重电催化功能的直接碳燃料电池阳极 |
| WO2018089517A1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | Fuelcell Energy, Inc. | Two-layer anode for molten carbonate fuel cells |
| JP2018133255A (ja) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 国立大学法人東京工業大学 | 直接炭素燃料電池 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KANG BIE ETAL: "Investigation of the cathode polarization and carbon deposition in a molten carbonate direct carbon fuel cell", 《JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY》 * |
| 刘佳: "直接碳燃料电池阳极碳电氧化反应的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
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