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第246章 多孔质体(2 / 2)

引起这些反应的一组电池称为组件,产生的电压通常低于一伏。

因此,为了获得大的出力需采用组件多层迭加的办法获得高电压堆。

组件间的电气连接以及燃料气体和空气之间的分离,采用了称之为隔板的、上下两面中备有气体流路的部件,pafc和pemfc的隔板均由碳材料组成。

堆的出力由总的电压和电流的乘积决定,电流与电池中的反应面积成比。

pafc的电解质为浓磷酸水溶液,而pemfc电解质为质子导电性聚合物系的膜。

电极均采用碳的多孔体,为了促进反应,以pt作为触媒,燃料气体中的co将造成中毒,降低电极性能。

为此,在pafc和pemfc应用中必须限制燃料气体中含有的co量,特别是对于低温工作的pemfc更应严格地加以限制。

磷酸燃料电池的基本组成和反应原理是:燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器,把燃料转化成h2、co和水蒸气的混合物,co和水进一步在移位反应器中经触媒剂转化成h2和co2。

经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负极(燃料极),同时将氧输送到燃料堆的正极(空气极)进行化学反应,借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。

相对pafc和pemfc,高温型燃料电池mcfc和sofc则不要触媒,以co为主要成份的煤气化气体可以直接作为燃料应用,而且还具有易于利用其高质量排气构成联合循环发电等特点。

含有电极反应相关的电解质(通常是为li与k混合的碳酸盐)和上下与其相接的2块电极板(燃料极与空气极),以及两电极各自外侧流通燃料气体和氧化剂气体的气室、电极夹等,电解质在mcfc约600~700c的工作温度下呈现熔融状态的液体,形成了离子导电体。

电极为镍系的多孔质体,气室的形成采用抗蚀金属。

mcfc工作原理。空气极的o2(空气)和co2与电相结合,生成co32-(碳酸离子),电解质将co32-移到燃料极侧,与作为燃料供给的h+相结合,放出e-,同时生成h2o和co2。化学反应式如下:

燃料极:h2+co32-==h2o+co2+2e-(4)

空气极:co2+12o2+2e-==co32-(5)

全体:h2+12o2==h2o(6)

在这一反应中,e-同在pafc中的情况一样,它从燃料极被放出,通过外部的回路反回到空气极,由e-在外部回路中不间断的流动实现了燃料电池发电。

另外,mcfc的最大特点是,必须要有有助于反应的co32-离子,因此,供给的氧化剂气体中必须含有碳酸气体。

并且,在电池内部充填触媒,从而将作为天然气主成份的ch4在电池内部改质,在电池内部直接生成h2的方法也已开发出来了。

而在燃料是煤气的情况下,其主成份co和h2o反应生成h2,因此,可以等价地将co作为燃料来利用。

为了获得更大的出力,隔板通常采用ni和不锈钢来制作。

sofc是以陶瓷材料为主构成的,电解质通常采用zro2(氧化锆),它构成了o2-的导电体y2o3(氧化钇)作为稳定化的ysz(稳定化氧化锆)而采用。

电极中燃料极采用ni与ysz复合多孔体构成金属陶瓷,空气极采用lamno3(氧化镧锰)。

隔板采用lacro3(氧化镧铬)。

为了避免因电池的形状不同,电解质之间热膨胀差造成裂纹产生等,开发了在较低温度下工作的sofc。

第0239章预告无法解决的技术问题

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