RU2006120726A - Топливный элемент прямого электрохимического окисления (варианты) и способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива (варианты) - Google Patents

Топливный элемент прямого электрохимического окисления (варианты) и способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2006120726A
RU2006120726A RU2006120726/09A RU2006120726A RU2006120726A RU 2006120726 A RU2006120726 A RU 2006120726A RU 2006120726/09 A RU2006120726/09 A RU 2006120726/09A RU 2006120726 A RU2006120726 A RU 2006120726A RU 2006120726 A RU2006120726 A RU 2006120726A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel cell
cell according
solid
electrochemical oxidation
oxide
Prior art date
Application number
RU2006120726/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2420833C2 (ru
Inventor
Стивен С. ЧУАН (US)
Стивен С. ЧУАН
Original Assignee
Зи Юниверсити оф Экрон (US)
Зи Юниверсити оф Экрон
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зи Юниверсити оф Экрон (US), Зи Юниверсити оф Экрон filed Critical Зи Юниверсити оф Экрон (US)
Publication of RU2006120726A publication Critical patent/RU2006120726A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2420833C2 publication Critical patent/RU2420833C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 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
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • 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
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • 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
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • 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
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • 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
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9066—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of metal-ceramic composites or mixtures, e.g. cermets
    • 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
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • 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
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/923—Compounds thereof with non-metallic elements
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • 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
    • 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
    • H01M8/0637—Direct internal reforming at the anode of the fuel cell
    • 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
    • H01M8/0643—Gasification of solid fuel
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1233—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1253—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing zirconium oxide
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/126—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing cerium oxide
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1266—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing bismuth oxide
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Claims (40)

1. Топливный элемент прямого электрохимического окисления для выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива, отличающийся тем, что он содержит катод, снабженный катализатором электрохимического восстановления, являющийся средством ускорения образования на катоде ионов кислорода из кислород-содержащего источника, анод, снабженный катализатором электрохимического окисления, являющийся средством ускорения прямого электрохимического окисления твердофазного органического топлива в присутствии ионов кислорода с образованием электроэнергии, происходящего на аноде по следующей реакции:
С+2O2-→CO2+4e-,
и твердый оксидный электролит, являющийся средством переноса ионов кислорода от катода к аноду.
2. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что образование ионов кислорода на катоде происходит по следующей реакции:
O2+4e-→2O2-
3. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что твердофазное органическое топливо представляет собой уголь, графит, биомассу или их комбинацию.
4. Топливный элемент по п.3, отличающийся тем, что биомасса представляет собой торф, рисовую шелуху и пустые початки кукурузы.
5. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в результате прямого электрохимического окисления на аноде образуется продукт, содержащий CO2 в концентрации по меньшей мере 50 мол.%.
6. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что катализатор электрохимического восстановления представляет собой оксид лантана-стронция-марганца.
7. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что катализатор электрохимического восстановления представляет собой катализатор, выбранный из группы, включающей LSF, LSCF, SSC, YBa2Cu3Oy, где y равно целому числу в диапазоне 7-9, La0,99MnO3, LaMnO3, LaxSryMn3 и LaxCayMnO3, где x равно числу в диапазоне 0,6-0,95, а y равно числу в диапазоне 0,1-0,4.
8. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что катализатор электрохимического восстановления представляет собой материал общей формулы АxВyCO3, где А выбирают из группы, включающий La, Gd, Sm, Nd, Pr, Tb и Sr, а В выбирают из группы, включающей Sr, Се и Со, x равно числу в диапазоне 0,6-0,94, а y равно числу в диапазоне 0,1-0,4.
9. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что катализатор электрохимического окисления включает платину.
10. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что катализатор электрохимического окисления включает рений.
11. Топливный элемент по п.10, отличающийся тем, что катализатор электрохимического окисления представляет собой Re-NiO/YSZ.
12. Топливный элемент по п.10, отличающийся тем, что катализатор электрохимического окисления представляет собой оксид Cu-Pt.
13. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что твердый оксидный электролит представляет собой оксид, выбранный из группы, включающий оксиды Bi, Zr, Hf, Th и Се, легированные оксидами щелочно-земельных металлов, такими как СаО или MgO, или оксидами редкоземельных элементов, в том числе указанный оксидный электролит включает по меньшей мере один оксид, выбранный из группы: Sc2O3, Y2O3, Yb2O3, Bi2O2, (Bi2O7)0,75(Yb2O3)0,25, BaTh0,9Gd0,1O3, La0,8Sr0,2Ga0,8Mg0,2O3, (Ce2)0,8(GdO0,5)0,2, (ZrO2)0,9(Sc2O3)0,1, (ZrO2)0,9(Y2O3)0,1, (ZrO2)0,87(CaO)0,13, (La2O3)0,95(SrO)0,05.
14. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что твердый оксидный электролит представляет собой оксид, выбранный из группы, включающей оксид циркония и висмута, стабилизированный оксидом иттрия.
15. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что он содержит корпус для размещения твердофазного органического топлива, в котором установлен анод.
16. Топливный элемент по п.15, отличающийся тем, что корпус имеет отверстие загрузки твердофазного органического топлива.
17. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в результате электрохимического окисления на аноде образуется продукт, включающий NOx в концентрации менее 5 мол.%, где x равно целому числу в диапазоне от 1 до 3.
18. Топливный элемент по п.17, отличающийся тем, что он характеризуется максимальной рабочей температурой приблизительно 1200°С.
19. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в результате прямого электрохимического окисления на катоде образуется продукт, включающий СО в концентрации менее 10 мол.%.
20. Топливный элемент по п.19, отличающийся тем, что он характеризуется максимальной рабочей температурой приблизительно 1200°С.
21. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что он является средством выработки электрического тока с плотностью по меньшей мере 100 мА/см2 в течение периода продолжительностью по меньшей мере 48 ч.
22. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что он характеризуется эффективностью конверсии топлива по меньшей мере 30 мол.% при 950°С.
23. Топливный элемент прямого электрохимического окисления для выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива, отличающийся тем, что он содержит катод, снабженный катализатором электрохимического восстановления, являющийся средством ускорения образования на катоде ионов из ион-содержащего источника, анод, снабженный катализатором электрохимического окисления, содержащим стойкий к действию соединений серы материал и являющийся средством ускорения прямого электрохимического окисления твердофазного органического топлива в присутствии ионов, образующихся на катоде, с генерацией электроэнергии, и твердый оксидный электролит, являющийся средством переноса ионов от катода к аноду.
24. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что стойкий к действию соединений серы материал представляет собой по меньшей мере один из элементов Re, Mn и Мо.
25. Топливный элемент по п.24, отличающийся тем, что стойкий к действию соединений серы материал представляет собой оксид, выбранный из группы, включающей Re-NiO/YSZ, оксид Cu-Pt.
26. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что катализатор электрохимического восстановления представляет собой оксид лантана-стронция-марганца.
27. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что катализатор электрохимического восстановления представляет собой катализатор, выбранный из группы, включающей LSF, LSCF, SSC, YBa2Cu3Oy, где y равно целому числу в диапазоне 7-9, La0,99MnO3, LaMnO3, LaxSryMn3 и LaxCayMnO3, где x равно числу в диапазоне 0,6-0,95, а y равно числу в диапазоне 0,1-0,4.
28. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что ионами, образующимися на катоде, являются ионы кислорода, образованные по следующей реакции:
O2+4e-→2O2-
29. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что твердофазное органическое топливо представляет собой уголь, графит, биомассу или их комбинацию.
30. Топливный элемент по п.29, отличающийся тем, что биомасса представляет собой торф, рисовую шелуху и пустые початки кукурузы.
31. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что твердый оксидный электролит представляет собой оксид, выбранный из группы, включающий оксиды Bi, Zr, Hf, Th и Се, легированные оксидами щелочно-земельных металлов, такими как СаО или MgO, или оксидами редкоземельных элементов, в том числе указанный оксидный электролит включает по меньшей мере один оксид, выбранный из группы: Sc2O3, Y2O3, Yb2O3, Bi2O2, (Bi2O7)0,75(Yb2O3)0,25, BaTh0,9Gd0,1O3, La0,8Sr0,2Ga0,8Mg0,2O3, (Ce2)0,8(GdO0,5)0,2, (ZrO2)0,9(Sc2O3)0,1, (ZrO2)0,9(Y2O3)0,1, (ZrO2)0,87(CaO)0,13, (La2O3)0,95(SrO)0,05.
32. Топливный элемент по п.31, отличающийся тем, что твердый оксидный электролит представляет собой оксид, выбранный из группы, включающей оксид циркония и висмута, стабилизированный оксидом иттрия.
33. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что в результате электрохимического окисления твердофазного органического топлива на аноде образуется продукт, включающий СО2 в концентрации по меньшей мере 50 мол.%.
34. Топливный элемент по п.33, отличающийся тем, что он характеризуется максимальной рабочей температурой менее 1200°С.
35. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что в результате электрохимического окисления твердофазного органического топлива на аноде образуется продукт, включающий NOx в концентрации менее 0,1 мол.%, где x равно целому числу в диапазоне от 1 до 3.
36. Топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что катализатор электрохимического окисления представляет собой катализатор, выбранный из группы, включающей благородный металл, оксид металла VIII группы/металл, таких как Pt, Cu, Ag, Au, Pd, Ni, оксиды перечисленных выше материалов, стойких к соединениям серы, оксиды Се, Cr, Fe и Pb, их комбинации, смешанные многокомпонентные оксиды и комбинации, включающие один или более упомянутых выше металлов, оксид Cu-Pt и Re-NiO/YSZ, причем катализаторы электрохимического окисления, включающие неблагородные металлы, также включают стойкое в действию соединений серы вещество, выбранное из группы, включающей Re, Mn, Мо, Ag, Cu и Au.
37. Способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива, отличающийся тем, что осуществляют образование на катоде ионов кислорода из кислород-содержащего источника, перенос ионов кислорода, образующихся на катоде, к аноду через твердый оксидный электролит и катализ реакции ионов кислорода с твердофазным органическим топливом с прямым окислением твердофазного органического топлива на аноде с образованием продукта, включающего СО2, и генерацией электроэнергии.
38. Способ по п.37, отличающийся тем, что на стадии образования ионов кислорода осуществляют катализ реакции на катоде с катализатором на основе оксида лантана-стронция-марганца по следующей реакции:
O2+4e-→2O2-
39. Способ по п.37, отличающийся тем, что катализ реакции ионов кислорода проводят посредством снабжения анода катализатором, содержащим стойкий к соединениям серы материал, и осуществляют прямое электрохимическое окисление твердофазного органического топлива по следующей реакции:
С+2O2-→CO2+4e-
40. Способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива, отличающийся тем, что заполняют ионо-проводящий канал между катодом и анодом твердым оксидным электролитом и посредством включенного в анод катализатора электрохимического окисления, содержащего стойкий к соединениям серы материал, ускоряют прямое электрохимическое окисление твердофазного органического топлива на аноде с образованием продукта, включающего СО2, и генерацией электроэнергии, причем посредством включенного в катод катализатора электрохимического восстановления, ускоряют образование ионов кислорода из кислородсодержащего источника, а электроэнергию отводят от катода посредством проводящего канала.
RU2006120726/07A 2003-11-14 2004-11-15 Топливный элемент прямого электрохимического окисления (варианты) и способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива (варианты) RU2420833C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US52015503P 2003-11-14 2003-11-14
US60/520,155 2003-11-14
US55885604P 2004-04-02 2004-04-02
US60/558,856 2004-04-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006120726A true RU2006120726A (ru) 2007-12-27
RU2420833C2 RU2420833C2 (ru) 2011-06-10

Family

ID=36036766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120726/07A RU2420833C2 (ru) 2003-11-14 2004-11-15 Топливный элемент прямого электрохимического окисления (варианты) и способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива (варианты)

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8940454B2 (ru)
EP (1) EP1702380A4 (ru)
KR (1) KR20060118501A (ru)
RU (1) RU2420833C2 (ru)
WO (1) WO2006028502A2 (ru)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2007294812A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-20 University Of Akron Catalysts compositions for use in fuel cells
US7744761B2 (en) 2007-06-28 2010-06-29 Calera Corporation Desalination methods and systems that include carbonate compound precipitation
US7753618B2 (en) 2007-06-28 2010-07-13 Calera Corporation Rocks and aggregate, and methods of making and using the same
US7887694B2 (en) 2007-12-28 2011-02-15 Calera Corporation Methods of sequestering CO2
US20100239467A1 (en) 2008-06-17 2010-09-23 Brent Constantz Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
US7749476B2 (en) 2007-12-28 2010-07-06 Calera Corporation Production of carbonate-containing compositions from material comprising metal silicates
US7754169B2 (en) 2007-12-28 2010-07-13 Calera Corporation Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
GB2461622B (en) * 2008-05-29 2011-04-13 Calera Corp Rocks and aggregate, and methods of making and using the same
US7883802B2 (en) * 2008-06-16 2011-02-08 Robert Danziger Systems and methods for electrochemical power generation
US8357270B2 (en) 2008-07-16 2013-01-22 Calera Corporation CO2 utilization in electrochemical systems
US7993500B2 (en) 2008-07-16 2011-08-09 Calera Corporation Gas diffusion anode and CO2 cathode electrolyte system
CN104722466A (zh) 2008-07-16 2015-06-24 卡勒拉公司 使用二氧化碳气体的低能量4-电池电化学系统
CA2700644A1 (en) 2008-09-11 2010-03-18 Calera Corporation Co2 commodity trading system and method
US7815880B2 (en) 2008-09-30 2010-10-19 Calera Corporation Reduced-carbon footprint concrete compositions
US7771684B2 (en) 2008-09-30 2010-08-10 Calera Corporation CO2-sequestering formed building materials
US7939336B2 (en) 2008-09-30 2011-05-10 Calera Corporation Compositions and methods using substances containing carbon
US8869477B2 (en) 2008-09-30 2014-10-28 Calera Corporation Formed building materials
US9133581B2 (en) 2008-10-31 2015-09-15 Calera Corporation Non-cementitious compositions comprising vaterite and methods thereof
TW201033121A (en) 2008-10-31 2010-09-16 Calera Corp Non-cementitious compositions comprising CO2 sequestering additives
EP2291550A4 (en) 2008-12-23 2011-03-09 Calera Corp ELECTROMECHANICAL LOW-ENERGY HYDROXIDE SYSTEM AND METHOD
EP2245215A4 (en) 2009-02-10 2011-04-27 Calera Corp LOW VOLTAGE ALKALINE PRODUCTION USED BY HYDROGEN AND ELECTROCATALYTIC ELECTRODES
BRPI1009150A2 (pt) 2009-03-02 2016-03-01 Calera Corp sistemas de controle de multi-poluentes de fluxos de gás e métodos
US20100229725A1 (en) 2009-03-10 2010-09-16 Kasra Farsad Systems and Methods for Processing CO2
US7993511B2 (en) 2009-07-15 2011-08-09 Calera Corporation Electrochemical production of an alkaline solution using CO2
WO2013112619A1 (en) 2012-01-23 2013-08-01 Battelle Memorial Institute Separation and/or sequestration apparatus and methods
GB2557344B (en) * 2016-12-08 2021-05-19 Ceres Ip Co Ltd Anode

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259414A (en) 1979-11-29 1981-03-31 Rca Corporation Non-air polluting, non-pyrolytic upgrading of coal for cleaner and more effective electrical power generation
US6183896B1 (en) * 1993-05-11 2001-02-06 Agency Of Industrial Science And Technology Solid oxide fuel cell and a carbon direct-oxidizing-type electrode for the fuel cell
US5376469A (en) * 1993-09-30 1994-12-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Direct electrochemical conversion of carbon to electrical energy in a high temperature fuel cell
KR100275822B1 (ko) 1995-05-18 2000-12-15 조안 엠. 젤사 압력 구동식 고체전해질 막을 통한 가스분리방법(pressure driven solid electrolyte membrane gas separation method)
US5955039A (en) 1996-12-19 1999-09-21 Siemens Westinghouse Power Corporation Coal gasification and hydrogen production system and method
WO1999045607A1 (en) * 1998-03-03 1999-09-10 Celltech Power, Llc A carbon-oxygen electricity-generating unit
US6017646A (en) 1998-06-03 2000-01-25 Praxair Technology, Inc. Process integrating a solid oxide fuel cell and an ion transport reactor
US6605316B1 (en) * 1999-07-31 2003-08-12 The Regents Of The University Of California Structures and fabrication techniques for solid state electrochemical devices
US6479178B2 (en) * 1999-11-16 2002-11-12 Northwestern University Direct hydrocarbon fuel cells
US6214485B1 (en) 1999-11-16 2001-04-10 Northwestern University Direct hydrocarbon fuel cells
CN1429417A (zh) 2000-04-18 2003-07-09 电池技术电力有限公司 能量转换的电化学装置和方法
US8007954B2 (en) 2000-11-09 2011-08-30 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Use of sulfur-containing fuels for direct oxidation fuel cells
RU2197039C2 (ru) * 2000-11-10 2003-01-20 Государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Физико-энергетический институт им. акад. А.И. Лейпунского Твердооксидный топливный элемент и способ его изготовления
US6680137B2 (en) * 2000-11-17 2004-01-20 Future Energy Resources Corporation Integrated biomass gasification and fuel cell system
US6617111B2 (en) * 2001-05-10 2003-09-09 Invitrogen Corporation Method for measuring unit activity of an enzyme
WO2003001617A2 (en) * 2001-06-25 2003-01-03 Celltech Power, Inc. Electrode layer arrangements in an electrochemical device
WO2003044887A2 (en) * 2001-11-20 2003-05-30 Celltech Power, Inc. An electrochemical system and methods for control thereof
JP2003257448A (ja) * 2002-02-27 2003-09-12 Daihatsu Motor Co Ltd 直接燃料供給型燃料電池
WO2003096469A1 (en) 2002-05-08 2003-11-20 Shell Internationale Reserach Maatschappij B.V. Solid oxide fuel cell
US20030215689A1 (en) 2002-05-16 2003-11-20 Keegan Kevin R. Solid oxide fuel cell with a metal foam seal
EP1378489A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-07 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Metal oxides prepared by flame spray pyrolysis
US7332237B2 (en) * 2003-01-27 2008-02-19 Protonetics International, Inc. Stream reforming of solid carbon in protonic ceramic fuel cells
JP4676958B2 (ja) * 2003-08-18 2011-04-27 サイミックス ソリューションズ， インコーポレイテッド 白金−銅燃料電池触媒

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006028502A2 (en) 2006-03-16
EP1702380A2 (en) 2006-09-20
WO2006028502A3 (en) 2006-06-08
EP1702380A4 (en) 2008-12-31
US20070212584A1 (en) 2007-09-13
RU2420833C2 (ru) 2011-06-10
KR20060118501A (ko) 2006-11-23
US8940454B2 (en) 2015-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2006120726A (ru) Топливный элемент прямого электрохимического окисления (варианты) и способ выработки электроэнергии из твердофазного органического топлива (варианты)
US7678484B2 (en) Electrochemical device and methods for energy conversion
Ormerod Solid oxide fuel cells
EP1532710B1 (en) Perovskite-based fuel cell electrode and membrane
US20070163889A1 (en) Method and apparatus for producing hydrogen
Ma et al. A Membraneless Direct Borohydride Fuel Cell Using LaNiO3‐Catalysed Cathode
Cui et al. Review of molten carbonate-based direct carbon fuel cells
US4997725A (en) Electrocatalytic oxidative dimerization of methane
US20120027670A1 (en) Self sustained electrochemical promotion catalysts
US3432352A (en) High temperature fuel cell having a palladium film between the anode and electrolyte
JP5555474B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池用燃料極、固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の作動方法
JP2009263741A (ja) 高温水蒸気電解セル
JP7182251B2 (ja) 二次電池及びそれを用いた充放電方法
JP5495377B2 (ja) 固体酸化物型燃料電池の発電方法
WO2014175976A1 (en) Direct carbon fuel cell and stack designs
Liu et al. Status and prospects of intermediate temperature soid oxide fuel cells
KR101599918B1 (ko) 합성가스 생성 시스템
CN107251296B (zh) 去除在加液体烃燃料的固体氧化物燃料电池中的含碳沉积物的方法和燃料电池系统
JP5489327B2 (ja) 固体酸化物型電池の発電方法及び該発電方法を使用して発電する固体酸化物型電池
RU87833U1 (ru) Топливный элемент
WO2006061639A2 (en) A fuel cell
Hansen et al. Ce1-xPrxO2-d (x= 0.1, 0.2, 0.3 and 0.4) as Suspended Catalysts in a Hybrid Direct Carbon Fuel Cell
KR20160120363A (ko) 탄소 흡착 방지 온-셀 개질기를 포함하는 직접 탄화수소 사용 고체산화물 연료전지
Sato et al. Solid-solutioning effect of the Ni-based cermet on the electrochemical oxidation of methane
JPH06140049A (ja) 固体電解質型燃料電池用カソード材料及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20090806

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20101001

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151116