CN114335633A - 一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法。所述装置包括陶瓷壳体、第一陶瓷板、第二陶瓷板，以及由陶瓷壳体、第一陶瓷板和第二陶瓷板分隔而成的直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化‑矿化转化反应室；还包括嵌入第一陶瓷板上的双功能陶瓷膜。本发明通过将直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化‑矿化转化反应室分开设置，并通过双功能陶瓷膜相耦合，使煤燃料电池发电时产生的二氧化碳气体渗透过双功能陶瓷膜进行原位转化，实现煤炭发电的近零碳排放；采用双功能陶瓷膜嵌入板中心，管式燃料电池分布四周的方式，具有施工搭建的可行性，且结构紧凑，避免了CO2管道输运所带来的气体压力流损与降温所带来的热力学损失。
Description
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法。
背景技术
目前，直接煤燃料电池堆作为一种高效的煤炭发电装置，在利用煤炭的电化学氧化发电的过程中会释放大量的CO2，然而现有技术中并没有对生成的CO2气体进行有效的处理。CO2作为主要的温室气体，直接排入到大气中会加剧全球变暖，对环境造成破坏。故而，如何有效利用煤炭的电化学氧化发电所产生的CO2，实现CO2原位转化与直接煤燃料电池堆的耦合，并实现煤燃料的连续输送在本领域内依然是个空白。
因此，现有技术还有待改进。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法，旨在解决现有技术中，直接煤燃料电池堆在利用煤炭的电化学氧化放电的过程中，所释放大量的CO2得不到有效处理的问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其中，包括：内部中空的陶瓷壳体；设置在所述陶瓷壳体内的第一陶瓷板和第二陶瓷板；贯穿所述第一陶瓷板和所述第二陶瓷板的管式燃料电池组、煤燃料进料管以及煤燃料排废管；贯穿所述第二陶瓷板的催化-矿化转化反应物进料管以及化工产物收集管；嵌入所述第一陶瓷板上的双功能陶瓷膜。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其中，还包括设置在所述管式燃料电池组顶部的空气入口管以及空气出口管。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其中，所述第一陶瓷板和第二陶瓷板将所述陶瓷壳体分隔开，形成直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其中，所述直接煤燃料电池堆反应室设置有煤燃料。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其中，所述管式燃料电池组包括至少一个管式燃料电池，所述管式燃料电池由管内的阳极层和管外的阴极层，以及设置在所述阳极层和阴极层之间的电解质组成。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其中，所述第一陶瓷板和所述第二陶瓷板平行设置，所述第一陶瓷板上包括至少四个第一孔洞，所述第二陶瓷板上包括至少五个第二孔洞。
第二方面，本发明还提供一种如上任一所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其中，包括步骤：
将煤燃料通过煤燃料进料管送入直接煤燃料电池堆反应室；
从空气入口管通入空气，与所述煤燃料发生电化学反应进行发电，并产生二氧化碳气体；
产生的二氧化碳气体渗透过双功能陶瓷膜，到达二氧化碳催化-矿化转化反应室；
从催化-矿化转化反应物进料管通入反应物，与所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的二氧化碳气体发生化学反应，生成化工产物。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其中，从空气入口管通入的空气与所述煤燃料发生电化学反应进行发电并产生二氧化碳气体的具体反应过程包括：
所述空气中含有的氧气在管式燃料电池的阴极层上得到电子生成氧离子；所述氧离子穿过电解质层到达所述管式燃料电池内的阳极层，并在阳极层与所述煤燃料发生电化学反应，生成二氧化碳，并向外电路释放出电子，形成完整的电流回路，进行发电。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其中，所述直接煤燃料电池堆反应室的工作温度为750-800℃；所述直接煤燃料电池堆反应室的工作温度比所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的工作温度高50℃。
所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其中，从催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物包括瓦斯、蛇纹石中的一种或多种。
有益效果：本发明提供了一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法。所述装置包括：内部中空的陶瓷壳体；在陶瓷壳体内依次设置的第一陶瓷板和第二陶瓷板；由陶瓷壳体、第一陶瓷板和第二陶瓷板分隔而成的直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室；贯穿第一陶瓷板和第二陶瓷板的管式燃料电池组、煤燃料进料管以及煤燃料排废管；嵌入第一陶瓷板上的双功能陶瓷膜；贯穿第二陶瓷板的催化-矿化转化反应物进料管以及化工产物收集管；设置在管式燃料电池组顶部的空气入口管以及出口管；以及设置在直接煤燃料电池堆反应室的煤燃料。所述装置工作时，直接煤燃料电池堆反应室中的煤燃料与通入的空气发生电化学反应进行发电，并产生二氧化碳气体；之后，产生的二氧化碳气体渗透过双功能陶瓷膜，到达二氧化碳催化-矿化转化反应室，并与催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物发生化学反应，生成高附加值产品。本发明通过将直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室分开设置，并通过双功能陶瓷膜相耦合，做到了二氧化碳的原位转化，很好的解决了直接煤燃料电池电堆发电所产生的二氧化碳气体得不到有效处理的问题，可以实现煤炭发电的近零碳排放；采用双功能陶瓷膜嵌入板中心，管式燃料电池分布四周的方式，具有装置施工搭建的可行性，且结构紧凑，避免了CO2的管道输运所带来的气体压力流损与降温所带来的热力学损失。
附图说明
图1为本发明实施例中一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的示意图。
图2为本发明实施例中一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的第一陶瓷板示意图。
图3为本发明实施例中一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的第二陶瓷板示意图。
图4为本发明实施例中一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法的较佳的流程图。
其中：1-陶瓷壳体；2-第一陶瓷板；3-第二陶瓷板；4-直接煤燃料电池堆反应室；5-二氧化碳催化-矿化转化反应室；6-管式燃料电池；7-煤燃料进料管；8-煤燃料排废管；9-催化-矿化转化反应物进料管；10-化工产物收集管；11-双功能陶瓷膜；12-空气入口管；13-空气出口管；14-高温密封胶。孔洞2-1、2-2、2-3、2-4位于第一陶瓷板2上；孔洞3-1、3-2、3-3、3-4、3-5位于第二陶瓷板3上。
具体实施方式
本发明提供一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例公开一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，如图1-3所示，包括：内部中空的陶瓷壳体1；依次设置在所述陶瓷壳体1内的第一陶瓷板2和第二陶瓷板3；所述第一陶瓷板2和第二陶瓷板3将所述陶瓷壳体1的内部分隔为直接煤燃料电池堆反应室4，以及二氧化碳催化-矿化转化反应室5。所述直接煤燃料电池堆反应室4内设置有至少一个管式燃料电池6，一个煤燃料进料管7，一个煤燃料排废管8；所述二氧化碳催化-矿化转化反应室5内设置有至少一个催化-矿化转化反应物进料管9，以及化工产物收集管10。所述第一陶瓷板2上至少设置有一个双功能陶瓷膜11。所述第一陶瓷板2上还设置有至少四个孔洞2-1、2-2、2-3、2-4；所述第二陶瓷板3上设置有至少五个孔洞3-1、3-2、3-3、3-4、3-5；所述管式燃料电池6、煤燃料进料管7和煤燃料排废管8分别贯穿于所述第一陶瓷板2的孔洞2-1、2-2和2-3，以及所述第二陶瓷板3的孔洞3-1、3-2和3-3；所述催化-矿化转化反应物进料管9和化工产物收集管10分别贯穿于所述第二陶瓷板3的孔洞3-4和3-5；所述双功能陶瓷膜11安装于所述第一陶瓷板2的孔洞2-4。管式燃料电池组上还设有空气入口管12及空气出口管13。
所述发电装置在工作过程中，由空气入口管12通入空气，并在管式燃料电池6的管内得到电子生成O2-，O2-与管式燃料电池6外部的煤燃料发生电化学反应，向外释放出电子的同时生成二氧化碳。产生的二氧化碳气体渗透过所述双功能陶瓷膜11，抵达二氧化碳催化-矿化转化反应室5；从所述催化-矿化转化反应物进料管9通入的反应物与二氧化碳气体在所述二氧化碳催化-矿化转化反应室5发生化学反应。
在一些实施方式中，所述直接煤燃料电池堆反应室4设置有煤燃料.所述煤燃料可使用经热解处理的煤焦，可以避免原煤气化后气体中含有的少量含硫气体对阳极催化剂的毒化作用。例如，当阳极催化剂为Ni颗粒时，含硫气体可使得催化剂Ni颗粒被硫化形成NiS、Ni3Sx等低催化活性物质，使用经热解处理的煤焦则可以避免上述情形。
在一些实施方式中，所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置采用管式燃料电池组，所述管式燃料电池组包括至少一个管式燃料电池，所述管式燃料电池由管内的阳极层和管外的阴极层，以及设置在阳极层和阴极层之间的电解质组成。所述阳极层为传统固体氧化物燃料电池所采用的Ni与电解质粉末复合多孔阳极；所述电解质为常用的阳离子电解质，如8mol％Y2O3-ZrO2、Ce0.8Sm0.2O1.9、Ce0.8Gd0.2O1.9等等；所述阴极层主要由上述电解质材料与固体氧化物电池常用的阴极材料，如(La0.80Sr0.20)0.95MnO3、(La0.60Sr0.40)0.95Co0.20Fe0.80O3等组成的复合多孔电极。
在一些实施方式中，所述第一陶瓷板2和第二陶瓷板3将所述陶瓷壳体1的内部分隔为直接煤燃料电池堆反应室4，以及二氧化碳催化-矿化转化反应室5。本发明将直接煤燃料电池堆反应室、二氧化碳催化-矿化转化反应室设置在同一个壳体，整个设备结构紧凑，气体传输的管路损失小，且电池电化学反应产生的热量能够通过壳体导热、热辐射等方式维持电池堆的温度，无需外部加热，能够提升设备的发电效率。
在一些实施方式中，所述发电装置上还设置有与所述直接煤燃料电池堆反应室4相连通的煤燃料进料管7。所述煤燃料进料管7用于向所述直接煤燃料电池堆反应室4中加入煤粉，从而实现煤的循环与持续供应。在一下具体的实施方式中，控制煤燃料进料管7的煤粉的加入速率与加入量，则可以控制电堆发电量：当对电力需求较小时，电堆将工作在较低电流下，此时可以通过减小加入煤粉速率或煤粉量来控制CO产生速率，以减小电化学反应速率，使输出功率减小；反之，当对电力需求较大时，则可以增加煤粉加入量或加入速率。
在一些实施方式中，所述发电装置上还设置有与所述直接煤燃料电池堆反应室4相连通的煤燃料排废管8。所述直接煤燃料电池堆反应室4中的惰性煤颗粒沉降于其底部，经过一段时间的积累，可以打开所述煤燃料排废管5进行排废操作，保证了活性煤燃料的快速持续供应。
在一些实施方式中，所述第一陶瓷板2和所述第一陶瓷板3平行设置，所述第一陶瓷板2上设置有至少四个第一孔洞2-1、2-2、2-3、2-4；所述第二陶瓷板3上设置有至少五个第二孔洞3-1、3-2、3-3、3-4、3-5；所述管式燃料电池6、煤燃料进料管7和煤燃料排废管8分别贯穿于所述第一陶瓷板2的第一孔洞2-1、2-2和2-3，以及所述第二陶瓷板3的第二孔洞3-1、3-2和3-3；所述催化-矿化转化反应物进料管9和化工产物收集管10分别贯穿于所述第二陶瓷板3的第二孔洞3-4和3-5；所述双功能陶瓷膜11安装于所述第一陶瓷板2的第一孔洞2-4。在一些具体的实施方式中，所述第一陶瓷板2上的孔洞2-1和所述第二陶瓷板3上的孔洞3-1对称设置，如孔洞2-1设置在第一陶瓷板2的中心位置，则孔洞3-1也设置在所述第二陶瓷板3的中心位置。所述管式燃料电池6安装于所述第一陶瓷板2和所述第二陶瓷板3的对称孔洞上，使得所述管式燃料电池6垂直于直接煤燃料电池堆反应室4设置，这样能减少内应力，而提高电池寿命。同样的，所述第一陶瓷板2上的孔洞2-2和所述第二陶瓷板3上的孔洞3-2对称设置，所述煤燃料进料管7安装于所述第一陶瓷板2和所述第二陶瓷板3的对称孔洞上；所述第一陶瓷板2上的孔洞2-3和所述第二陶瓷板3上的孔洞3-3对称设置，所述煤燃料排废管8安装于所述第一陶瓷板2和所述第二陶瓷板3的对称孔洞上。
在一些实施方式中，所述孔洞2-1与孔洞3-1的大小与所述管式燃料电池6两端尺寸及两端横截面积尺寸相匹配。若所述管式燃料电池6两端横截面为矩形，则所述孔洞2-1和孔洞3-1也为矩形，若所述管式电池6两端横截面为圆形，则所述孔洞2-1和孔洞3-1也为圆形。而且，所述孔洞2-1和孔洞3-1的面积设置略大于所述管式燃料电池6两端横截面的面积，使得所述管式燃料电池6两端刚好插入所述孔洞2-1与孔洞3-1中。更进一步的，为了使得直接煤燃料电池堆反应室4中产生的CO2只通过双功能陶瓷膜11扩散至二氧化碳催化-矿化转化反应室5，而不会流入其它地方造成二氧化碳排放，本实施例在所述管式燃料电池6与孔洞2-1、孔洞3-1的连接处通过高温密封胶14进行密封连接。且所述高温密封胶14的工作温度必须高于所述管式燃料电池6的工作温度。具体的，所述高温密封胶14为耐1250℃的高温玻璃密封胶。
在一些实施方式中，所述管式燃料电池组可包括多个管式燃料电池。相应的，所述第一陶瓷板和第二陶瓷板上设置对应数量的第一孔洞和第二孔洞，且所述第一孔洞和第二孔洞对称设置，多个管式燃料电池贯穿于设置的多个第一孔洞和第二孔洞中。同样的，第一孔洞和第二孔洞的大小与管式燃料电池两端尺寸及两端横截面积尺寸相匹配，且面积设置略大于管式燃料电池两端横截面的面积。管式燃料电池与对应孔洞的连接处通过高温密封胶进行密封连接。
在一些实施方式中，所述二氧化碳催化-矿化转化反应室5内设置有至少一个催化-矿化转化反应物进料管9，以及化工产物收集管10。所述第一陶瓷板2上至少设置有一个双功能陶瓷膜11。所述双功能陶瓷膜具有二氧化碳渗透与催化作用，直接煤燃料电池堆反应产生的二氧化碳通过双功能陶瓷膜渗透到二氧化碳催化-矿化转化反应室，并与催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物发生反应，生成高附加值产品。之后，产生的高附加值产品可以通过化工产物收集管进行收集。本发明通过将直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室分开设置，并在两者之间设置具有渗透以及二氧化碳催化-矿化转化作用的双功能陶瓷膜，可以使产生的二氧化碳完成原位转化。
在一些实施方式中，所述双功能陶瓷膜包括渗透膜以及催化剂。二氧化碳气体经过渗透膜后，在催化剂的作用下与催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物发生反应。
在一些实施方式中，所述双功能陶瓷膜以多孔的氧离子导体电解质与催化剂复合物为基体，所述基体中浸入碱金属碳酸盐。
在一些实施方式中，所述双功能陶瓷膜的催化剂为La0.7Sr0.3Fe0.8Ni0.2O3-δ(LSFN)，但不限于此，还可以为其他任意合适的钙钛矿催化剂，例如La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCF)，La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ。
在一些实施方式中，所述发电装置还包括空气入口管12及空气出口管13。从空气入口管12通入的空气在管式燃料电池6的阴极上得到电子生成O2-，O2-在浓度差和电势差驱动下穿过电解质层到达管式燃料电池6内的阳极层，在阳极层与煤炭料发生电化学反应，向外电路放出电子形成完整电流回路，从而发电。而成为贫氧的空气经空气出口管13直接排放到外部，从而增加所述管式燃料电池6内的空气流通，有利于加快管式燃料电池6的电化学反应。
本发明实施例通过将直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室分开设置，并在两者之间设置具有渗透二氧化碳催化-矿化转化作用的双功能陶瓷膜，可以使直接煤燃料电池堆反应产生的二氧化碳渗透到二氧化碳催化-矿化转化反应室并完成原位转化，在二氧化碳催化-矿化转化反应室产生的高附加值产品可以通过化工产物收集管收集。不仅如此，与不可添加燃料的一次单电池(例如直接煤燃料电池)相比，本发明实现了双功能陶瓷膜与直接煤燃料电池堆的耦合，并做到了煤燃料的连续输送。
本发明实施例还公开一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，如图4所示，包括步骤：
S100、将煤燃料通过煤燃料进料管送入直接煤燃料电池堆反应室；
S200、从空气入口管通入空气，与所述煤燃料发生电化学反应进行发电，并产生二氧化碳气体；
S300、产生的二氧化碳气体渗透过双功能陶瓷膜，到达二氧化碳催化-矿化转化反应室；
S400、从催化-矿化转化反应物进料管通入反应物，与所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的二氧化碳气体发生化学反应，生成化工产物。
在一些实施方式中，步骤S200的具体反应过程包括：
所述空气中含有的氧气在管式燃料电池的阴极层上得到电子生成氧离子；所述氧离子穿过电解质层到达所述管式燃料电池内的阳极层，并在阳极层与所述煤燃料发生电化学反应，生成二氧化碳，并向外电路释放出电子，形成完整的电流回路，进行发电。
在一些实施方式中，具体反应式为：
阳极区反应：C+2O2-＝CO2+4e-；
阴极区反应：2O2+4e-＝2O2-。
在一些实施方式中，所述直接煤燃料电池堆反应室的工作温度为750-800℃。所述管式燃料电池的工作温度为750-800℃，以避免由于温度过高而影响整个装置的长期稳定性，使整个设备处于自维持状态，
在一些实施方式中，所述直接煤燃料电池堆反应室的工作温度比所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的工作温度高50℃，从而使得直接煤燃料电池堆反应室的二氧化碳生成速率与二氧化碳催化-矿化转化反应室消耗二氧化碳速率相匹配。而且，由所述直接煤燃料电池堆反应室传导至所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的热量能够维持所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的工作温度在700-750℃。
在一些实施方式中，步骤S400中，从催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物包括瓦斯、蛇纹石中的一种或多种，但不限于此。通入反应物的目的，是让所述反应物与所述发电设备发电时产生的二氧化碳气体反应，生成高附加值产品。以通入瓦斯为例，其主要成分为甲烷(CH4)。甲烷到达双功能陶瓷膜后，在所述双功能陶瓷膜上与渗透的二氧化碳气体直接发生重整，将二氧化碳气体原位转化为一氧化碳与氢气组成的合成气。具体反应式为：CO2+CH4＝CO+2H2。
综上所述，本发明提供了一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置及发电方法。所述装置包括：内部中空的陶瓷壳体；在陶瓷壳体内依次设置的第一陶瓷板和第二陶瓷板；由陶瓷壳体、第一陶瓷板和第二陶瓷板分隔而成的直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室；贯穿第一陶瓷板和第二陶瓷板的管式燃料电池组、煤燃料进料管以及煤燃料排废管；嵌入第一陶瓷板上的双功能陶瓷膜；贯穿第二陶瓷板的催化-矿化转化反应物进料管以及化工产物收集管；设置在管式燃料电池组顶部的空气入口管以及出口管；以及设置在直接煤燃料电池堆反应室的煤燃料。所述装置工作时，直接煤燃料电池堆反应室中的煤燃料与通入的空气发生电化学反应进行发电，并产生二氧化碳气体；之后，产生的二氧化碳气体渗透过双功能陶瓷膜，到达二氧化碳催化-矿化转化反应室，并与催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物发生化学反应，生成高附加值产品。本发明通过将直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室分开设置，并通过双功能陶瓷膜相耦合，做到了二氧化碳的原位转化，很好的解决了直接煤燃料电池电堆发电所产生的二氧化碳气体得不到有效处理的问题，可以实现煤炭发电的近零碳排放；采用双功能陶瓷膜嵌入板中心，管式燃料电池分布四周的方式，具有装置施工搭建的可行性，且结构紧凑，避免了CO2的管道输运所带来的气体压力流损与降温所带来的热力学损失。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其特征在于，包括：内部中空的陶瓷壳体；设置在所述陶瓷壳体内的第一陶瓷板和第二陶瓷板；贯穿所述第一陶瓷板和所述第二陶瓷板的管式燃料电池组、煤燃料进料管以及煤燃料排废管；贯穿所述第二陶瓷板的催化-矿化转化反应物进料管以及化工产物收集管；嵌入所述第一陶瓷板上的双功能陶瓷膜。
2.根据权利要求1所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其特征在于，还包括设置在所述管式燃料电池组顶部的空气入口管以及空气出口管。
3.根据权利要求1所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其特征在于，所述第一陶瓷板和第二陶瓷板将所述陶瓷壳体分隔开，形成直接煤燃料电池堆反应室以及二氧化碳催化-矿化转化反应室。
4.根据权利要求3所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其特征在于，所述直接煤燃料电池堆反应室设置有煤燃料。
5.根据权利要求1所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其特征在于，所述管式燃料电池组包括至少一个管式燃料电池，所述管式燃料电池由管内的阳极层和管外的阴极层，以及设置在所述阳极层和阴极层之间的电解质组成。
6.根据权利要求1所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置，其特征在于，所述第一陶瓷板和所述第二陶瓷板平行设置，所述第一陶瓷板上包括至少四个第一孔洞，所述第二陶瓷板上包括至少五个第二孔洞。
7.一种如权利要求1-6任一所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其特征在于，包括步骤：
将煤燃料通过煤燃料进料管送入直接煤燃料电池堆反应室；
从空气入口管通入空气，与所述煤燃料发生电化学反应进行发电，并产生二氧化碳气体；
产生的二氧化碳气体渗透过双功能陶瓷膜，到达二氧化碳催化-矿化转化反应室；
从催化-矿化转化反应物进料管通入反应物，与所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的二氧化碳气体发生化学反应，生成化工产物。
8.根据权利要求7所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其特征在于，从空气入口管通入的空气与所述煤燃料发生电化学反应进行发电并产生二氧化碳气体的具体反应过程包括：
所述空气中含有的氧气在管式燃料电池的阴极层上得到电子生成氧离子；所述氧离子穿过电解质层到达所述管式燃料电池内的阳极层，在阳极层与所述煤燃料发生电化学反应，生成二氧化碳，并向外电路释放出电子，形成完整的电流回路，进行发电。
9.根据权利要求7所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其特征在于，所述直接煤燃料电池堆反应室的工作温度为750-800℃；所述直接煤燃料电池堆反应室的工作温度比所述二氧化碳催化-矿化转化反应室的工作温度高50℃。
10.根据权利要求7所述的近零碳排放直接煤燃料电池堆发电装置的发电方法，其特征在于，从催化-矿化转化反应物进料管通入的反应物包括瓦斯、蛇纹石中的一种或多种。
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2021
- 2021-12-21 CN CN202111569701.3A patent/CN114335633A/zh active Pending
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