熔融碳酸盐燃料电池反应方程式 熔融碳酸盐燃料电池的优缺点

熔融碳酸盐燃料电池反应方程式

1、负极反应

2CO+2CO32- -4e-=4CO2

2、正极反应

O2+ 2CO2+4e-=2CO32-

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熔融碳酸盐燃料电池组成材料

1、电极材料

MCFC的电极是H2、CO氧化和O2 还原的场所，MCFC的电极必须具备两个基本条件：①保证加速电化学反应，必须耐熔盐腐蚀；②保证电解液在隔膜、阴极和阳极间的良好分配，电极与隔膜必须有适宜的孔度相配。

MCFC的阳极电催化剂经历了Ag、Pt、Ni，主要采用Ni-Cr合金或Ni-Al合金。采用Ni取代Ag和Pt是为了降低电池成本，而演变为镍合金是为了防止镍的蠕变现象。

MCFC的阴极材料有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和CeO2 等，由于NiO电极在MCFC工作过程中会缓慢溶解，同时还会被从隔膜渗透过来的氢还原而导致电池短路，所以LiCOO2等新型阴极材料正逐渐取代NiO。

2、隔膜材料

隔膜是MCFC的核心部件，必须具备高强度、耐高温熔盐腐蚀、浸入熔盐电解质后能阻气和具有良好的离子导电性能。MCFC的隔膜材料是LiAiO2，LiAiO2粉体有三种晶型，分别为α型 （六方晶系）、β型 （单斜晶系）和γ型 （四方晶系）。外形分别为球形、针状和片状，密度则分别3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和2.615g·cm-3。

3、双极板材料

MCFC的双极板有三个主要作用：①隔开氧化剂（O2或空气）与还原剂 （天然气、重整气）；②提供气体流动通道；③集流导电。MCFC的双极板材料主要为不锈钢和各类镍基合金。

熔融碳酸盐燃料电池的优缺点

1、优点

熔融碳酸盐燃料电池可以采用非贵重金属作为催化剂，降低了使用成本。能够耐受CO和CO2的作用，可采用富氢燃料。用镍(Ni）或不锈钢作为电池的结构材料，材料容易获得并且价格便宜。熔融碳酸盐燃料电池为高温型燃料电池，余热温度高，余热可以充分利用。

2、缺点

以Li2CO3及k2CO3混合物做成电解质，在使用过程中会烧损和脆裂，降低了熔融碳酸盐燃料电池的使用寿命，其强度与寿命还有待提高。在整个化学反应过程中，CO2要循环使用，从燃料电极排出的CO2要用经过催化除H2的处理后，再按一定的比例与空气混合送入氧电极，CO2的循环系统增加了熔融碳酸盐燃料电池的结构和控制的复杂性。

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2022-05-11 22:05:10