NO172089B - Karbonatsmeltebrenselcelle - Google Patents
Karbonatsmeltebrenselcelle Download PDFInfo
- Publication number
- NO172089B NO172089B NO873557A NO873557A NO172089B NO 172089 B NO172089 B NO 172089B NO 873557 A NO873557 A NO 873557A NO 873557 A NO873557 A NO 873557A NO 172089 B NO172089 B NO 172089B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- anode
- electrolyte
- carbonate
- porous
- fuel
- Prior art date
Links
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 title abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 44
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 15
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 62
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 61
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 24
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 23
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 abstract description 4
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 11
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Carbon ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical class [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9041—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8626—Porous electrodes characterised by the form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M8/141—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
- H01M8/142—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers with matrix-supported or semi-solid matrix-reinforced electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8684—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Pens And Brushes (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en karbonatsmelte-brenselcelle med en anode, elektrolytt og katode og en fremgangsmåte for drift derav. Anoden, ifølge foreliggende oppfinnelse, isolerer karbonatsmelte-elektrolytten fra for-urensede brenselgasser og isolerer de indre katalysatorer fra karbonatsmelte-elektrolytten.
Karbonatsmeltebrenselceller består vanligvis av en katode og en anode med sine strømoppsamlere og en elektrolytt-plate som har kontakt med begge elektroder. Under vanlige driftsbetingelser, dvs. ved temperaturer fra ca. 500 til ca. 700°C, vil hele elektrolyttplaten, karbonatet og de inert bære-materialet danne en tofase-struktur med det flytende karbonatet og det faste inerte underlaget. Elektrolytt-diafragma av denne typen kalles vanligvis "en matrise type" eller en "pasta elektrolytt". Elektrolytten er i direkte kontakt med elektrodene, noe som også er tilfelle med brensel på anodesiden og oksydasjonsmiddel på katodesiden. Tidligere kjente karbonatsmelte-brenselcelle-anoder besto vanligvis av porøse sintrede metalliske strukturer hvor karbonatsmelte-elektrolytten trengte inn i porene fra en side mens brensel trengte inn i porene fra det tilstøtende brenselrommet på den annen side. Tap i brenseldelen kunne oppstå når det ble en forurensning av elektrolytten pga. sulfider og klorider som kan være tilstede i urene brenselgasser, f.eks. av den type som fremstilles ved en forgassing av naturlig forekommende organiske karbonholdige materialer, så som kull. Se f.eks. "Effeets of H2S on Molten Carbonate Fuel Cells", Robert J. Remick, Final Report, U.S. Department of Energy Contract DE-AC21-83MC20212; DOE/MC/20212-2039 (DE 86010431) mai 1986. Når man bruker forgassingsprodukter som brensel, er det ønskelig å reformere produktene slik at man øker hydrogeninnholdet i brenslet ved en indre reformering inne i brenselcellen. Det er imidlertid kjent at vanlige kjente katalysatorer i så henseende ofte forgifter karbonatsmelte-elektrolytter pga. av at de aktive posisjoner blir dekket av en film av karbonater.
Se "Development of Internal Reforming Catalysts for the Direct Fuel Cell", Michael Tarjanyi, Lawrence Paetsch, Randolf
Bernard, Hossein Ghezel-Ayagh, 1985 Fuel Cell Seminar, Tucson, Arizona, mai 19 - 22, 1985, sidene 177 - 181. Andre problemer som er kjent for å svekke karbonatsmeltebrenselceller er en deformasjon av den porøse anodestrukturen, korrosjon av anode-sidens forskjellige deler så som strømoppsamlere, separatorplate og lignende, pga. karbonatsmelte-elektrolytten, noe som igjen gir elektrolytt-tap, og gassoverganger gjennom den porøse anoden og derved et elektrolytt-tap ved anode- og katodeoppløsning. Det har vært utført en rekke forsøk på å løse ett eller flere av disse problemer ved å få tilveiebragt en brenselcelle med lang driftstid og høy stabilitet.
U.S. patent 3.592.941 beskriver en karbonatsmelte-elektrolytt-brenselcelle med en porøs katode som er skilt ved hjelp av karbonatsmelte-elektrolytten fra en edelmetall-membrananode. Sistnevnte er porøs bare for hydrogen og skiller anodebrenselrommet fra elektrolytten. Nevnte patent beskriver bare et enkelt anoderom og bare en metallisk membrananode-struktur. U.S. patent 4.404.267 beskriver en sammensatt anode for karbonatsmelte-brenselceller hvor kobber-belagte keramiske partikler er plassert på overflaten av en porøs anode for derved å danne en bobletrykks-barriere inntil elektrolyttplaten, og hvor porene er utformet slik at de er betydelig mindre enn porene i anoden og gjort slik at de fylles med elektrolytt. U.S. patent 4.448.857 beskriver lignende porøse strukturer som kan brukes i en sammensatt katode. U.S. patent 4.507.262 beskriver en porøs sintret kobberplate som er festet til overflaten av en porøs anode, slik at porene fylles med metalloksyd ved hjelp av en organo-metallisk forløper slik at man derved får en bobletrykks-barriere. U.S. patent 3.508.969 beskriver en galvanisk celle med en metallfolieoverflate på en porøs brenselelektrode for derved å hindre elektrolyttkontakt med elektroden under opp-varming av cellen til driftstemperaturen, hvoretter metallfolien blir brukt ved de anvendte driftstemperaturer. U.S. patent 2.901.524 beskriver overføringen av anode-reaksjons-produkter til katodeinnløpsstrømmen til en brenselcelle.
Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en to-roms anodestruktur som kan brukes i en karbonatsmeltebrenselcelle med lang holdbarhet og stabilitet under drift av brenselcellen.
Det er videre en annen hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en to-roms anodestruktur som kan brukes i karbonatsmelte-brenselceller hvor man kan bruke sulfid og kloridforurensede brensler av den type som oppnås ved forgasning av naturlige forekommende organiske karbonholdige materialer.
Det er videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en anodestruktur for karbonatsmeltebrenselceller hvor man kan bruke interne reformerende katalysatorer uten at man forgifter katalysatoren pga. karbonat-elektrolytten.
Det er videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en anodestruktur som kan brukes i karbonatsmeltebrenselceller og som reduserer deformeringen av anodestrukturen.
Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anodestruktur som kan brukes i karbonatsmeltebrenselceller som reduserer anodeutstyr så som metallstrømoppsamleren og selve cellehus-strukturen.
Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anodestruktur som kan brukes i karbonatsmeltebrenselceller hvor produktene fra anodereaksjonen kan føres til innløpet av katoderommet inne i cellen.
Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anodestruktur som kan brukes i karbonatsmeltebrenselceller med redusert elektrolytt-tap og medfølgende katodeoppløsning.
Karbonatsmeltebrenselceller ifølge foreliggende oppfinnelse har en to-roms anodestruktur med en elektrolyttgjennomtrengelig metallplatekonstruksjon med én side utformet for kontakt med elektrolytten og den motsatte side med flere ribber som stikker ut fra den; en hydrogenion-gjennomtrengelig og molekylært-hydrogen- og elektrolytt-ikke-gjennomtrengelig metallfolie med én side i kontakt med ribbenes ender, idet den motsatte side og ribbene på den porøse metallplatekonstruk-sjonen og en side av metallfolien avgrenser et anodereaksjons-gassrom; og en korrugert metallstrømsamler med flere topper og med én side av toppene i kontakt med den motsatte side av metallfolien, idet én side av den korrugerte metallstrømsamler og den motsatte side av metallfolien avgrenser et anodebrenselgassrom.
Anodestrukturen har således et reaksjons-gassrom skilt fra et brenselrom ved hjelp av en hydrogenion-porøs metallfolie. Når hydrogenbrenslet er forurenset med forbindelser som er skadelige for den elektrokjemiske reaksjonen eller for karbonatsmelte-elektrolytten, kan det ved hjelp av denne strukturen holdes adskilt ved hjelp av nevnte hydrogenion-porøse metalliske folie... Dette gjør at man direkte kan bruke hydrogenholdig brensel, så som naturgass eller brensel oppnådd ved forgassing av naturlig forekommende organiske karbonholdige materialer så som kull, som kan inneholde skadelige forbindelser så som sulfider og klorid. Anodekonfigurasjonen ifølge foreliggende oppfinnelse gjør det videre mulig at man kan utføre en indre reformering av slike brensler ettersom reformeringskatalysatoren kan plasseres i brenselgassrommet og holdes separat fra karbonatsmelte-elektrolytter, hvorved man hindrer at de reformerende katalysatorer blir forgiftet av karbonatsmelte-elektrolytten.
To-roms anode konfigurasjonen ifølge foreliggende oppfinnelse hindrer også en kontakt mellom anodeutstyr så som strømoppsamleren og selve cellehuset, og karbonatsmelte-elektrolytten, hvorved man i vesentlig grad reduserer korrosjonen av anode-utstyret. Denne reduksjon eller hindring av korrosjonen av anodeutstyret bedrer elektrolyttøkonomien ved at man reduserer eller eliminerer fordampning gjennom anoden og korroderte områder som en mekanisme for karbonat-tap. To-roms strukturen i anoden ifølge foreliggende oppfinnelse gir høyere karbondioksyd-konsentrasjon omkring katoden, både ved en passasje gjennom elektrolytten til katoden og ved en passasje fra anode-reaksjonsgassrommet til oksydasjonsrommet, og dette reduserer katodeoppløsningen såvel som elektrolytt-fordampning. I foreliggende anodestruktur vil den ikke-porøse metallfolien tjene som en barriere for gassovergang og gjør at brenselcellen kan drives uten vesentlige trykkforskjeller gjennom cellen.
To-roms anoden i foreliggende oppfinnelse endrer den vanlige fremgangsmåten for drift av karbonatsmelte-elektrolytt-celler. I brenselcelleprosessen ifølge foreliggende oppfinnelse blir hydrogenholdig brensel tilført et brenselrom som er skilt fra et anodereaksjons-gassrom ved en hydrogen-ion-porøs og molekylær hydrogen og elektrolytt ikke-porøs metallfolie; nevnte hydrogen dissosieres til ionisk hydrogen; nevnte ioniske hydrogen føres gjennom nevnte metallfolie til nevnte anodereaksjonsgassrom som består av en porøs metallanodestruktur i kontakt med nevnte karbonatsmelte-elektrolytt; inne i nevnte porøse anodestruktur omsettes nevnte ioniske hydrogen med nevnte karbonationer slik at det fremstilles vann, karbondioksyd og elektroner; nevnte fremstilte vann, karbondioksyd og to elektroner føres til en porøs metallkatodestruktur på motsatt side av nevnte karbonatsmelte-elektrolytt, oksygen føres til et oksydasjonsrom som består av nevnte porøse katodestruktur; inne i nevnte porøse katodestruktur omsettes nevnte karbondioksyd, oksygen og elektroner, hvorved man får fremstilt karbonationer som føres til nevnte katode; hvoretter vann fjernes fra nevnte oksydasjonsrom.
De ovennevnte hensikter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende tekst og be-skrivelse av foretrukne utførelser med henvisninger til tegningen hvor: Fig. 1 er en sterkt skjematisk fremstilling av de elektrokjemiske reaksjoner som foregår i en brenselcelle hvor man bruker nevnte to-roms anodestruktur ifølge foreliggende oppfinnelse; og Fig. 2 er et skjematisk tverrsnitt av en brenselcelle-enhet som bruker en utførelse av en to-roms anodestruktur ifølge foreliggende oppfinnelse.
I en vanlig karbonatsmelte-brenselcelleanode vil en porøs metallanode, vanligvis bestående av nikkel eller nikkel/krom-legering, på den ene side stå i kontakt med en karbonatsmelte-elektrolytt-matrise og på den andre side være eksponert over-for en brensel-gasstrøm. Porene i den vanlige anoden er delvis fyllt med flytende elektrolytt, og det skjer elektrokjemiske reaksjoner på seter i den trefasete faststoff-(anodemetall)-væske (karbonat-elektrolytt)-gass (hydrogenbrensel) grenseflate. Karbondioksyd og vannproduktene fra anodereaksjonen vil i en vanlig brenselcelle-anode diffundere tilbake fra nevnte trefasereaksjonsseter og inn i brensel-gasskammeret. Karbonationer tilføres anodereaksjonssetene ved ionisk transport gjennom elektrolytten fra katodesiden i brenselcellen, hvor de er fremstilt eller utviklet ved en elektrokjemisk reaksjon mellom oksygen og karbondioksyd. For å tilføre det nødvendige karbondioksyd vil man i en vanlig brenselcelle utvinne karbondioksyd fra de brukte brensel-gassene som forlater anodekammeret og føre dette utvunnede karbondioksyd til katoderommet.
To-roms anodestrukturen ifølge foreliggende oppfinnelse modifiserer de anode-elektrokjemiske reaksjonsmekanismer i forhold til det som er beskrevet ovenfor. Med henvisning til den skjematiske figur 1, består to-roms anodestrukturen av et brenselrom 21 skilt ved hjelp av en hydrogen-ion-porøs og molekylært-hydrogen og elektrolytt-ikke-porøs metallfolie 15 fra reaksjonsgassrommet 22, som igjen er skilt fra elektrolytten 13 ved en elektrolyttporøs, sintret metallplatestruktur 14. I brenselrom 21 vil molekylært hydrogenbrensel bli adsorbert og dissosiert på en tørr katalytisk nikkel-struktur, hvorved det dannes ionisk hydrogen, som diffunderer gjennom den hydrogen-ion-porøse faste folien 15 til reaksjonsgassrom 22. De anode-elektrokjemiske reaksjoner skjer ved tre-fase seter inne i den porøse anodestrukturen 14, hvor ionisk hydrogen reagerer med karbonationer, slik at det dannes vann og karbon-dioksyd under frigjøring av to elektroner. Den dannede vanndampen og karbondioksydet vandrer til reaksjons-gassrom 22, idet disse produkter ikke er i stand til å gå gjennom den hydrogen-ion-porøse faste folien 15, eller diffunderer gjennom elektrolytten 13 til katode 11 for der å gå inn i katode-elektrokjemiske reaksjoner. Blandingen av fremstilt vanndamp og karbondioksyd med brenselgassen blir således fullstendig eliminert, og karbondioksydet gjøres tilgjengelig for katode-elektrokjemiske reaksjoner enten ved diffundering gjennom elektrolytten, eller ved direkte over-føring fra reaksjonsgassrom 22.
Teoretisk kunne en karbonatsmelte-brenselcelle med en anode ifølge foreliggende oppfinnelse drives bare med hydrogen og oksygen som de eneste tilførte gasser, og hvor vann og produsert elektrisitet var de eneste produkter som ble tatt ut av cellen. Brenselrommet kunne tilføres rent hydrogen som kunne dissosiere og diffundere gjennom nevnte hydrogen ione-porøse faste folie og reagere med karbonationet for fremstilling, av vanndamp og C02. Vanndampen og C02 ville så kunne diffundere gjennom den porøse elektrolyttmatrisen til katoden hvor C02 ville reagere med oksydioner som utvikles ved katodeelektro-kjemiske reaksjoner for derved å kunne igjen danne karbonationene, mens det fremstilte vannet vil diffundere gjennom katodestrukturen og over i oksydasjonsrom 20. Dette trengte man bare å tilføre oksygen og det karbondioksyd som er nødvendig for å holde konsentrasjonen av karbondioksyd med katoden på minimums-polarisasjonsnivået, idet karbondioksyd for katodeelektro-kjemiske reaksjoner tilføres ved diffusjon fra anoden gjennom elektrolyttmatrisen. Vanndampen som fremstilles under anodereaksjonen, vil diffundere gjennom katodestrukturen til oksydasjonsrommet, og det vil da bare være nødvendig å fjerne vanndamp fra dette rommet for å hindre en for høy konsentrasjon. Dette kan lett oppnås ved at gassene fra oksydasjonsrommet sirkuleres gjennom en katode-varmeveksler for å kondensere ut vannet som så kan fjernes, hvoretter man resirkulerer gassen til katoderommet med ny tilførsel av oksygen og karbondioksyd etter behov. Drift av en celle for å oppnå en slik teoretisk funksjon kan oppnås ved å bruke cellen ifølge foreliggende oppfinnelse, ettersom anodesiden av cellen kan drives ved høyere trykk enn katodesiden, hvorved man får et trykk som gir de forønskede be-tingelser. Videre vil anodekonfigurasjonen ifølge foreliggende oppfinnelse muliggjøre en indre celle-sirkulasjon fra reaksjons-gassrommet i anoden til oksydasjonsrommet i katoden, noe som gir en mer fullstendig overføring av det produserte vann og karbondioksyd.
Fig. 2 viser et tverrsnitt av en utførelse av to-roms anoden ifølge foreliggende oppfinnelse i en celleenhet i en karbonatsmelte-brenselcelle. Celle-enheten 10 er vist med katoden 12, karbonatsmelte-elektrolytten 13 og to-roms anoden 17. Katode 12 består av en porøs metalloksyd-katode 11 med en korrugert strømoppsamler 16 som danner katode-oksydasjonsrommet 20 på den siden som står motsatt elektrolytten 13. Anoden 17 består av en elektrolytt-porøs sintret metallplatestruktur 14a med utstikkende ribber 14b, en hydrogen-ion-porøs og molekylært-hydrogen- og elektrolytt-ikke-porøs metallfolie 15, hvor den ene overflaten står i kontakt med endene på ribbene 14b, slik at man danner anodereaksjonsgassrommene 22, og en korrugert metallstrømm-oppsamler 16 hvor toppene på de metalliske korrugeringer står i kontakt med metallfolien 15, hvorved brenselrommene 21 defineres. Konfigurasjonen på celle-enheten som vist på fig. 2 er spesielt godt egnet for sammensatte celler hvor strømoppsamleren 16 også tjener som en celle-separator og en indre elektrisk leder for føring av elektroner fra anoden til katoden.
To-roms anoden ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles fra en porøs metallanodestruktur 14 som består av en flat platedel 14a av porøse metalliske sintrede materialer som har høyt overflateareal og utstikkende ribber 14b. Egnede porøse metall-elektrodestrukturer innbefatter bl.a. de som er beskrevet i U.S. patent 4.247.604 og de referanser som er an-gitt der. Generelt vil de porøse metallanodene bestå av nikkel, jern eller kobolt tilsatt stabiliserende midler. Ethvert egnet porøst, stabilt og katalytisk materiale for anode-reaksjonen kan brukes for den porøse delen av anoden ifølge foreliggende oppfinnelse. Mens de utstikkende ribbene 14b som vist på tegningen har samme struktur som den flate porøse metallanodedelen 14a, så er det ikke nødvendig at disse ribbene har en porøs konstruksjon. Ribbene kan være fremstilt av ikke-porøst metallmateriale som er satt sammen med den elektrolytt-porøse sintrede metallplaten 14a. Med begrepet "ribbe" forstås enhver utspringende del fra den porøse flate plateanodedelen 14a, som i kombinasjon med den faste metallfolien 15 danner anodereaksjonsgassrom 22 inntil overflaten av den porøse metallplatestrukturen 14a motsatt elektrolytten 13. Den hydrogen-ion-porøse faste metallfolien kan være fremstilt av ethvert metall som ikke påvirker anodereaksjonene og som gir tilstrekkelig hydrogen-ion-diffusjon gjennom folien. Egnede metaller innbefatter palladium, nikkel, kobolt, jern, rutenium, rodium, osmium, iridium, platina, titan, zirkon, hafnium, vanadium, niob, tantal, kobber, sølv og gull og deres legeringer, da spesielt av palladium, kobber, nikkel og palladium sølv legeringer. Membranfolier av kobber, nikkel og blandinger av disse er spesielt foretrukket pga. deres meget høye elektriske ledningsevne, høye mekaniske stabilitet og lave pris. Egnet tykkelse på foliene er fra 0,0025 mm til ca. 0,025 mm, idet den nedre grense er betinget av kravet at man må ha en hullfri folie. Foliene er fortrinnsvis tynnere enn 0,0125 mm. Et mekanisk bærende lag, f.eks. et inert porøst underlag av perforert metall, ekspandert metall, et ledende porøst keramisk stoff kan brukes slik at man kan bruke tynnere folier for derved å få høyere hydrogen-ion-diffusjon gjennom den faste metallfolien. Faste metallfolier har vist seg å gi tilstrekkelig hydrogen-ion-diffusjon til at man kan opprett-holde strømtettheter over 160 mA/cm<2>. Strømoppsamlerplaten 16 kan være fremstilt som beskrevet i U.S. patent 4.579.788 og kan brukes i sammensatte celler og kan da også tjene som en bimetallisk separatorplate som beskrevet i nevnte patent. Ved begrepet "korrugert" i forbindelse med nevnte metallstrøm-oppsamler, forstås enhver form med rygger eller ribber som stikker ut på en slik måte at man får elektrisk kontakt med den faste folien 15 og/eller den porøse anodestrukturen 14 i kombinasjon med nevnte faste folie 15, slik at man får dannet brenselrommene 21.
Karbonatsmelte-elektrolytten 13 kan være enhver egnet karbonatsmelte-elektrolytt som kan brukes i brenselceller, f.eks. alkalimetallkarbonater av litium, kalium og natrium og deres binære og ternære karbonater, slik dette er beskrevet i U.S. patent 4.079.171. Elektrolytten kan forsterkes på vanlig kjent måte. Katodestrukturen 12 innbefatter enhver egnet porøs metalloksydkatode 11 av den type som er kjent, vanligvis fremstilt av nikkel, litium-ferritter og litium-manganater, mellom karbonatsmelte-elektrolytten 13 og oksydasjonsrommet 20 som er definert av den porøse metall-katoden 11 og strømopp-samleren 16.
I en utførelse av nevnte to-roms karbonatsmelte-brenselcelleanode ifølge foreliggende oppfinnelse, er en hydrokarbon-reformerende katalysator plassert inne i brenselrommene 21, slik at man får en reformering av de hydrokarbonholdige brensler inne i brenselcellen. En indre damp-reformering kan fordelaktig utføres in situ inne i anodebrenselrommene 21, noe som kan skje ved at man plasserer bårete katalysatorer i rommene, f.eks. ved avsetning på de indre vegger i strømopp-samleren. Reformeringskatalysatoren i anoden ifølge foreliggende oppfinnelse er isolert fra karbonatsmelte-elektrolytten ved den faste metallfolien 15, hvorved man ikke får noe problem ved en karbonatforgiftning av katalysatoren. Vanlige reformeringskatalysatorer så som båret nikkel, kan brukes med mindre disse skadelig påvirkes av en forurenset brenselgass. På lignende måte vil brenselgasstilførselen til rom 21 være isolert fra karbonatelektrolytten, slik at man hindrer en forurensing av elektrolytten av sulfider og klorider som måtte være tilført av brenslet. Således vil graden av en forurensende konsentrasjon i brenselgassen bare være begrenset ved forgiftning av eventuelt anvendt katalysator. Ved at man direkte kan bruke naturgass eller produkter som er fremstilt ved forgasning av naturlig forekommende organiske karbonholdige materialer, så kan man bruke reformeringskatalysatorer som er svoveltolerante. To-roms celleanoden ifølge foreliggende oppfinnelse kan bruke brensler med middels brennverdi fremstilt fra naturlig forekommende organiske karbonholdige materialer, og kan drives i lang tid hvor en sulfid- og klorid-rensning av gassen bare er begrenset til den toleranse man har hos reformeringskatalysatoren, når man bruker en indre reformering.
Når man bruker to-roms anoden ifølge foreliggende oppfinnelse, kan man som vist på fig. 2, praktisk føre karbondioksydet og vannet fra reaksjonsgassrommene 22 ved hjelp av
en enkel manifold plassert ved de åpne ender av disse rommene, og føre gassen over til katodeoksydasjonsrommene 20, slik det er vist ved det indre samlerør 25. Ettersom den faste folien 15 virker som en gassbarriere, kan man i anoderommene ha høyere trykk enn i katodeoksydasjonsrommene slik at man reduserer en overgang av brensel og oksydasjonsgasser.
Under praktisk drift av en celle av den type som er beskrevet ovenfor, hvor luft brukes som oksydasjonsmiddel, og urent hydrogen brukes som brensel, er det ønskelig med gassutslipp både fra brenselrommet og fra oksydasjonsrommet for å føre vekk uomsatte gasser.
Claims (11)
1. Karbonatsmeltebrenselcelle med en anode, elektrolytt og katode,
karakterisert ved en to-roms anodestruktur med en elektrolyttgjennomtrengelig metallplatekonstruksjon med én side utformet for kontakt med elektrolytten og den motsatte side med flere ribber som stikker ut fra den; en hydrogenion-gjennomtrengelig og molekylært hydrogen- og elektrolytt-ikke-gjennomtrengelig metallfolie med én side i kontakt med ribbenes ender, idet den motsatte side og ribbene på den porøse metallplate-konstruksjonen og en side av metallfolien avgrenser et anode-reaksjonsgassrom; og en korrugert metall-strømsamler med flere topper og med én side av toppene i kontakt med den motsatte side av metallfolien, idet én side av den korrugerte metall-strømsamler og den motsatte side av metallfolien avgrenser et anodebrenselgassrom.
2. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1,
karakterisert ved at nevnte metallfolie er fra ca. 0,0025 mm til 0,025 mm tykk.
3. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte metallfolie er tynnere enn ca. 0,0125 mm.
4. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte metallfolie er fremstilt av kobber, nikkel eller blandinger av disse metaller.
5. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1, karakterisert., ved at en hydrokarbon-reformerende katalysator er plassert inne i nevnte anodebrenselgassrom.
6. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte anodereaksjons-gassrom ytterligere innbefatter ledningsanordninger som står i forbindelse med et katodeoksydasjonsrom.
7. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte topper på nevnte korrugerte metallstrøm-oppsamler står i kontakt med nevnte metallfolie på motsatt side av de punkter hvor nevnte ribber står i kontakt med nevnte metallfolie.
8. Karbonatsmeltebrenselcelle ifølge krav 1, karakterisert ved at en rekke anode-reaks jons-gassrom og en rekke anodebrensel-gassrom er plassert ved siden av hverandre.
9. Fremgangsmåte for drift av en karbonatsmelte-elektrolytt brenselcelle,
karakterisert ved at hydrogenholdig brensel tilføyes til et brenselrom som er skilt fra et anodereaksjons-gassrom ved en hydrogen ioneporøs og molekylær hydrogen og elektrolytt ikke-porøs metallfolie; nevnte hydrogen dissosieres til ionisk hydrogen; nevnte ioniske hydrogen føres gjennom nevnte metallfolie til nevnte anodereaksjonsgassrom som består av en porøs metallanodestruktur i kontakt med nevnte karbonatsmelte-elektrolytt; inne i nevnte porøse anodestruktur omsettes nevnte ioniske hydrogen med nevnte karbonationer slik at det fremstilles vann, karbondioksyd og elektroner; nevnte fremstilte vann, karbondioksyd og to elektroner føres til en porøs metallkatode-struktur på motsatt side av nevnte karbonatsmelte-elektrolytt, oksygen føres til et oksydasjonsrom som består av nevnte porøse katodestruktur; inne i nevnte porøse katodestruktur omsettes nevnte karbondioksyd, oksygen og elektroner, hvorved man får fremstilt karbonationer som føres til nevnte katode; hvoretter vann fjernes fra nevnte oksydasjonsrom.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,
karakterisert ved katalytisk reformering av i det minste en del av de hydrokarboner som forefinnes i nevnte brensel til hydrogen, i nærvær av en hydrokarbon-reformerende katalysator inne i nevnte brenselrom.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 9,
karakterisert ved at karbondioksyd føres gjennom lednings-anordninger fra nevnte anodereaksjonsgassrom til nevnte oksydasjonsrom.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/899,878 US4702973A (en) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | Dual compartment anode structure |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO873557D0 NO873557D0 (no) | 1987-08-24 |
NO873557L NO873557L (no) | 1988-02-26 |
NO172089B true NO172089B (no) | 1993-02-22 |
NO172089C NO172089C (no) | 1993-06-02 |
Family
ID=25411685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO873557A NO172089C (no) | 1986-08-25 | 1987-08-24 | Karbonatsmeltebrenselcelle |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4702973A (no) |
EP (1) | EP0257398B1 (no) |
JP (1) | JP2554664B2 (no) |
AT (1) | ATE72076T1 (no) |
CA (1) | CA1282456C (no) |
DE (1) | DE3776227D1 (no) |
DK (1) | DK441387A (no) |
ES (1) | ES2028831T3 (no) |
FI (1) | FI92445C (no) |
GR (1) | GR3003645T3 (no) |
IE (1) | IE60292B1 (no) |
NO (1) | NO172089C (no) |
PT (1) | PT85578B (no) |
Families Citing this family (65)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5071718A (en) * | 1987-03-26 | 1991-12-10 | Institute Of Gas Technology | Use of sulfur containing fuel in molten carbonate fuel cells |
ES2034360T3 (es) * | 1987-03-26 | 1993-04-01 | Institute Of Gas Technology | Empleo de combustible conteniendo azufre en pilas de combustible de carbonato fundido. |
US5246791A (en) * | 1988-07-06 | 1993-09-21 | Johnson Matthey Public Limited Company | Fuel cell containing a reforming catalyst |
US5227256A (en) * | 1989-05-03 | 1993-07-13 | Institute Of Gas Technology | Fully internal manifolded fuel cell stack |
US5342706A (en) * | 1989-05-03 | 1994-08-30 | Institute Of Gas Technology | Fully internal manifolded fuel cell stack |
CA2016517C (en) * | 1989-05-11 | 1999-01-12 | Dale R. Shackle | Solid state electrochemical cell having microroughened current collector |
US5763114A (en) * | 1994-09-01 | 1998-06-09 | Gas Research Institute | Integrated reformer/CPN SOFC stack module design |
US5643690A (en) * | 1994-11-11 | 1997-07-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Molten carbonate fuel cell |
US5795665A (en) * | 1996-08-19 | 1998-08-18 | Energy Research Corporation | Fuel cell sub-assembly with a plurality of dimples |
DE19636068C2 (de) * | 1996-09-05 | 2002-02-28 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung |
AUPO724997A0 (en) * | 1997-06-10 | 1997-07-03 | Ceramic Fuel Cells Limited | A fuel cell assembly |
US6383677B1 (en) | 1999-10-07 | 2002-05-07 | Allen Engineering Company, Inc. | Fuel cell current collector |
US6777126B1 (en) | 1999-11-16 | 2004-08-17 | Gencell Corporation | Fuel cell bipolar separator plate and current collector assembly and method of manufacture |
KR100339795B1 (ko) * | 2000-01-25 | 2002-06-07 | 박호군 | 탄산염 차단막이 구비된 직접 내부개질형 용융탄산염연료전지 |
US6602626B1 (en) | 2000-02-16 | 2003-08-05 | Gencell Corporation | Fuel cell with internal thermally integrated autothermal reformer |
WO2001071842A2 (en) | 2000-03-17 | 2001-09-27 | Allen Engineering Company, Inc. | Fuel cell stack assembly |
WO2001094450A2 (en) | 2000-06-02 | 2001-12-13 | Sri International | Polymer membrane composition |
CA2320551C (en) | 2000-09-25 | 2005-12-13 | Questair Technologies Inc. | Compact pressure swing adsorption apparatus |
US7316855B2 (en) | 2001-06-01 | 2008-01-08 | Polyfuel, Inc. | Fuel cell assembly for portable electronic device and interface, control, and regulator circuit for fuel cell powered electronic device |
TW582124B (en) | 2001-06-01 | 2004-04-01 | Polyfuel Inc | Fuel cell assembly for portable electronic device and interface, control, and regulator circuit for fuel cell powered electronic device |
US20030064269A1 (en) * | 2001-10-02 | 2003-04-03 | Kelly Sean M. | Fuel cell stack having a featured interconnect element |
US6772617B1 (en) | 2003-01-24 | 2004-08-10 | Gencell Corporation | Method and apparatus for in-situ leveling of progressively formed sheet metal |
JP4543612B2 (ja) * | 2003-03-11 | 2010-09-15 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
US7732084B2 (en) * | 2004-02-04 | 2010-06-08 | General Electric Company | Solid oxide fuel cell with internal reforming, catalyzed interconnect for use therewith, and methods |
US7687183B2 (en) * | 2004-08-25 | 2010-03-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electrochemical fuel cell elements having improved compression over channels |
JP5237829B2 (ja) | 2006-01-23 | 2013-07-17 | ブルーム エナジー コーポレーション | モジュール式燃料電池システム |
US7659022B2 (en) * | 2006-08-14 | 2010-02-09 | Modine Manufacturing Company | Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor |
US8241801B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-08-14 | Modine Manufacturing Company | Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor |
US8920997B2 (en) | 2007-07-26 | 2014-12-30 | Bloom Energy Corporation | Hybrid fuel heat exchanger—pre-reformer in SOFC systems |
US8852820B2 (en) | 2007-08-15 | 2014-10-07 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell stack module shell with integrated heat exchanger |
WO2009105191A2 (en) | 2008-02-19 | 2009-08-27 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system containing anode tail gas oxidizer and hybrid heat exchanger/reformer |
US8968958B2 (en) | 2008-07-08 | 2015-03-03 | Bloom Energy Corporation | Voltage lead jumper connected fuel cell columns |
US8313634B2 (en) | 2009-01-29 | 2012-11-20 | Princeton University | Conversion of carbon dioxide to organic products |
US20110114502A1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-05-19 | Emily Barton Cole | Reducing carbon dioxide to products |
IT1397523B1 (it) | 2009-12-21 | 2013-01-16 | Ansaldo Fuel Cells Spa | Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione mediante pile mcfc pluri-stack. |
US8845877B2 (en) | 2010-03-19 | 2014-09-30 | Liquid Light, Inc. | Heterocycle catalyzed electrochemical process |
US8721866B2 (en) * | 2010-03-19 | 2014-05-13 | Liquid Light, Inc. | Electrochemical production of synthesis gas from carbon dioxide |
US8500987B2 (en) * | 2010-03-19 | 2013-08-06 | Liquid Light, Inc. | Purification of carbon dioxide from a mixture of gases |
US8845878B2 (en) | 2010-07-29 | 2014-09-30 | Liquid Light, Inc. | Reducing carbon dioxide to products |
US8524066B2 (en) * | 2010-07-29 | 2013-09-03 | Liquid Light, Inc. | Electrochemical production of urea from NOx and carbon dioxide |
US8440362B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-05-14 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
US8961774B2 (en) | 2010-11-30 | 2015-02-24 | Liquid Light, Inc. | Electrochemical production of butanol from carbon dioxide and water |
US8568581B2 (en) | 2010-11-30 | 2013-10-29 | Liquid Light, Inc. | Heterocycle catalyzed carbonylation and hydroformylation with carbon dioxide |
US9090976B2 (en) | 2010-12-30 | 2015-07-28 | The Trustees Of Princeton University | Advanced aromatic amine heterocyclic catalysts for carbon dioxide reduction |
WO2012094514A1 (en) | 2011-01-06 | 2012-07-12 | Bloom Energy Corporation | Sofc hot box components |
US8562811B2 (en) | 2011-03-09 | 2013-10-22 | Liquid Light, Inc. | Process for making formic acid |
CA2839004A1 (en) | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Liquid Light, Inc. | Carbon dioxide capture and conversion to organic products |
CA2841062A1 (en) | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Liquid Light, Inc. | Reduction of carbon dioxide to carboxylic acids, glycols, and carboxylates |
US9267212B2 (en) | 2012-07-26 | 2016-02-23 | Liquid Light, Inc. | Method and system for production of oxalic acid and oxalic acid reduction products |
US8692019B2 (en) | 2012-07-26 | 2014-04-08 | Liquid Light, Inc. | Electrochemical co-production of chemicals utilizing a halide salt |
US8641885B2 (en) | 2012-07-26 | 2014-02-04 | Liquid Light, Inc. | Multiphase electrochemical reduction of CO2 |
US9175407B2 (en) | 2012-07-26 | 2015-11-03 | Liquid Light, Inc. | Integrated process for producing carboxylic acids from carbon dioxide |
US10329676B2 (en) | 2012-07-26 | 2019-06-25 | Avantium Knowledge Centre B.V. | Method and system for electrochemical reduction of carbon dioxide employing a gas diffusion electrode |
US20130105304A1 (en) | 2012-07-26 | 2013-05-02 | Liquid Light, Inc. | System and High Surface Area Electrodes for the Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide |
US9873951B2 (en) | 2012-09-14 | 2018-01-23 | Avantium Knowledge Centre B.V. | High pressure electrochemical cell and process for the electrochemical reduction of carbon dioxide |
US9755263B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-05 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
TWI638483B (zh) | 2013-10-23 | 2018-10-11 | 美商博隆能源股份有限公司 | 用於燃料電池系統之陽極復熱器及其操作方法 |
EP3105810B1 (en) | 2014-02-12 | 2022-08-17 | Bloom Energy Corporation | Structure and method for fuel cell system where multiple fuel cells and power electronics feed loads in parallel allowing for integrated electrochemical impedance spectroscopy ("eis") |
US10651496B2 (en) | 2015-03-06 | 2020-05-12 | Bloom Energy Corporation | Modular pad for a fuel cell system |
WO2018160850A1 (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-07 | Fuelcell Energy, Inc. | Electrolyte barrier for preventing electrolyte creep from an anode to a direct internal reforming catalyst of a fuel cell |
US11398634B2 (en) | 2018-03-27 | 2022-07-26 | Bloom Energy Corporation | Solid oxide fuel cell system and method of operating the same using peak shaving gas |
KR102610181B1 (ko) | 2018-11-30 | 2023-12-04 | 퓨얼셀 에너지, 인크 | 향상된 co2 이용률로 작동되는 연료 전지를 위한 촉매 패턴의 개질 |
WO2020112812A1 (en) | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced co 2 utilization |
US11335937B2 (en) | 2019-11-26 | 2022-05-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level |
US11978931B2 (en) | 2021-02-11 | 2024-05-07 | ExxonMobil Technology and Engineering Company | Flow baffle for molten carbonate fuel cell |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE639862A (no) * | 1961-12-05 | 1900-01-01 | ||
GB1181220A (en) * | 1966-02-16 | 1970-02-11 | Atlantic Richfield Co | Fuel Cell |
US3508969A (en) * | 1966-05-18 | 1970-04-28 | Gen Motors Corp | Galvanic cell with removable barrier between electrolyte and electrode and process for activating cell |
US3730774A (en) * | 1967-06-01 | 1973-05-01 | Gen Electric | Ammonia fuel cell with iridium catalyst and method of using the cell |
US3592941A (en) * | 1967-12-26 | 1971-07-13 | American Gas Ass | Method for producing electron flow in carbonate electrolyte fuel cell |
DE1796016A1 (de) * | 1968-08-16 | 1972-02-17 | Siemens Ag | Brennstoffelement zur Umsetzung von fluessigen und gasfoermigen Reaktanten bei Temperaturen von 125 bis 300 C |
US4389467A (en) * | 1979-12-27 | 1983-06-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Porous electrolyte retainer for molten carbonate fuel cell |
US4279970A (en) * | 1980-02-20 | 1981-07-21 | Electric Power Research Institute, Inc. | Electrochemical cell including ribbed electrode substrates |
US4365007A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-21 | Energy Research Corporation | Fuel cell with internal reforming |
US4555453A (en) * | 1981-10-01 | 1985-11-26 | Electric Power Research, Inc. | Method for forming molten carbonate fuel cell component and structure |
US4404267A (en) * | 1982-04-26 | 1983-09-13 | General Electric Company | Anode composite for molten carbonate fuel cell |
US4507262A (en) * | 1982-10-07 | 1985-03-26 | General Electric Company | Bubble pressure barrier and electrode composite |
SE8206994L (sv) * | 1982-12-08 | 1984-06-09 | Lindstroem Ab Olle | Kemoelektrisk cell med atminstone en gaselektrod |
US4579788A (en) * | 1983-10-18 | 1986-04-01 | Institute Of Gas Technology | High temperature fuel cell wet seal |
JPS6124170A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融炭酸塩形燃料電池 |
JPS6124167A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | 内部改質型溶融炭酸塩形燃料電池 |
JPH081810B2 (ja) * | 1985-02-20 | 1996-01-10 | 三菱電機株式会社 | 内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池 |
-
1986
- 1986-08-25 US US06/899,878 patent/US4702973A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-08-05 CA CA000543783A patent/CA1282456C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-06 AT AT87111362T patent/ATE72076T1/de active
- 1987-08-06 EP EP87111362A patent/EP0257398B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-06 ES ES198787111362T patent/ES2028831T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-06 DE DE8787111362T patent/DE3776227D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-24 NO NO873557A patent/NO172089C/no unknown
- 1987-08-24 IE IE226087A patent/IE60292B1/en not_active IP Right Cessation
- 1987-08-24 DK DK441387A patent/DK441387A/da not_active Application Discontinuation
- 1987-08-24 PT PT85578A patent/PT85578B/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-08-24 FI FI873655A patent/FI92445C/fi not_active IP Right Cessation
- 1987-08-25 JP JP62211203A patent/JP2554664B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-23 GR GR920400023T patent/GR3003645T3/el unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GR3003645T3 (no) | 1993-03-16 |
JPS6362155A (ja) | 1988-03-18 |
ATE72076T1 (de) | 1992-02-15 |
FI873655A0 (fi) | 1987-08-24 |
DK441387D0 (da) | 1987-08-24 |
NO873557D0 (no) | 1987-08-24 |
JP2554664B2 (ja) | 1996-11-13 |
EP0257398A2 (en) | 1988-03-02 |
PT85578B (pt) | 1993-11-30 |
FI873655A (fi) | 1988-02-26 |
NO873557L (no) | 1988-02-26 |
NO172089C (no) | 1993-06-02 |
FI92445B (fi) | 1994-07-29 |
DE3776227D1 (de) | 1992-03-05 |
FI92445C (fi) | 1994-11-10 |
CA1282456C (en) | 1991-04-02 |
IE872260L (en) | 1988-02-25 |
DK441387A (da) | 1988-02-26 |
EP0257398A3 (en) | 1988-04-20 |
IE60292B1 (en) | 1994-06-29 |
PT85578A (pt) | 1988-08-17 |
EP0257398B1 (en) | 1992-01-22 |
US4702973A (en) | 1987-10-27 |
ES2028831T3 (es) | 1992-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO172089B (no) | Karbonatsmeltebrenselcelle | |
AU698444B2 (en) | High temperature electrochemical converter for hydrocarbon fuels | |
AU2002219941B2 (en) | Multipurpose reversible electrochemical system | |
US7468120B2 (en) | Fluorine separation and generation device | |
Kaur | Solid oxide fuel cell components | |
US4454207A (en) | Steam reforming of fuel to hydrogen in fuel cells | |
US4412895A (en) | System using SO2 as an anode depolarizer in a solid oxide electrolyte electrolysis cell for H2 production from steam | |
WO1997018597A9 (en) | High temperature electrochemical converter for hydrocarbon fuels | |
US7981563B2 (en) | Direct carbon fuel cell with pre-wetted carbon particles | |
JP2002513993A (ja) | 流体透過性細孔を有する電極及び燃料電池 | |
Appleby | Fuel cell electrolytes: evolution, properties and future prospects | |
NZ538947A (en) | Solid oxide fuel cell stack assembly having tapered diffusion layers | |
WO1999008336A3 (de) | Brennstoffzelle zur direkten verstromung von methanol | |
US4755376A (en) | Process for operating a dual compartment anode structure | |
CA2385622A1 (en) | Fuel cell with internal reformer and method for its operation | |
US3669750A (en) | Fuel cell system | |
US3592941A (en) | Method for producing electron flow in carbonate electrolyte fuel cell | |
US7803493B2 (en) | Fuel cell system with separating structure bonded to electrolyte | |
Kaur et al. | Introduction to Fuel Cells | |
EP4252294A1 (en) | Electrochemical cell and method of using same | |
Lu et al. | System using SO 2 as an anode depolarizer in a solid oxide electrolyte electrolysis cell for H 2 production from steam | |
Singh et al. | Corrosion in Fuel Cells | |
Krist et al. | Electrochemical conversion of CO sub 2 and CH sub 4 to C sub 2 hydrocarbons in a single cell | |
JPS63158755A (ja) | 内部改質型燃料電池 |