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新型自清潔技術(shù) 燃料電池也可用煤氣
來源:科學(xué)時(shí)報(bào) 日期:2011-7-18 作者:全球電池網(wǎng) 點(diǎn)擊:

利用氧化鋇納米粒子,佐治亞理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種自清潔技術(shù),可以使固體氧化物燃料電池在750℃的溫度下直接使用煤氣作為燃料。這種技術(shù)可以為傳統(tǒng)電廠提供一種更清潔有效的替代方式。相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Communications上 。

傳統(tǒng)燃煤電廠只能利用燃料本身能量的1/3,燃料電池可以利用約50%。如果燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池能夠組成混合系統(tǒng),研究人員相信可以將能量利用率提高到80%,減少提供同等能量所需的燃煤量從而減少二氧化碳排放。但迄今為止,含碳燃料,例如煤氣或丙烷會(huì)通過焦化過程產(chǎn)生的碳沉積物阻塞電極,很快使燃料電池的陽極失活,特別是在低溫情況下。

為了解決這個(gè)問題,佐治亞理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)使用氣相沉積工藝將氧化鋇納米粒子附于燃料電池陽極。這些粒子直徑在10~100納米之間,在鎳表面形成“島”的同時(shí)不會(huì)阻斷電子通過電極表面。當(dāng)煤氣中的水蒸氣與氧化鋇接觸時(shí),它會(huì)被吸收并分解成H+和OH-離子。OH-離子向鎳表面移動(dòng),并在那里與沉積的碳原子結(jié)合成為中間物,隨后分解成CO和H2,這兩種氣體為燃料電池提供能量后形成CO2和水。有一半的CO2再回流將煤氣化成煤氣。利用這種方法可以保持鎳電極表面的清潔。

研究人員還評(píng)估了利用新的電極系統(tǒng)用丙烷作為燃料電池的燃料。與煤氣系統(tǒng)一樣,丙烷系統(tǒng)成功運(yùn)行了一段時(shí)間。

目前研究人員已經(jīng)對(duì)新工藝進(jìn)行了上百小時(shí)的測(cè)試,還沒有發(fā)現(xiàn)碳沉積的現(xiàn)象。氧化鋇結(jié)構(gòu)的形成可作為傳統(tǒng)電極裝配工藝的一部分,并不需要額外步驟。當(dāng)前研究的一大挑戰(zhàn)是測(cè)試系統(tǒng)的耐久度以適應(yīng)設(shè)計(jì)年限為5年的燃料電池系統(tǒng)。

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