熔融碳酸鹽燃料電池反應方程式

1、負極反應

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

2、正極反應

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

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熔融碳酸鹽燃料電池組成材料

1、電極材料

MCFC的(de)電(dian)極(ji)是H2、CO氧化(hua)和(he)O2 還(huan)原(yuan)的(de)場所(suo)，MCFC的(de)電(dian)極(ji)必(bi)須(xu)(xu)具備兩個基本條(tiao)件(jian)：①保證加速電(dian)化(hua)學反(fan)應，必(bi)須(xu)(xu)耐(nai)熔鹽腐蝕；②保證電(dian)解液在隔膜(mo)、陰(yin)極(ji)和(he)陽極(ji)間的(de)良好分配，電(dian)極(ji)與隔膜(mo)必(bi)須(xu)(xu)有適宜的(de)孔度相配。

MCFC的陽極(ji)電催化劑經歷(li)了(le)Ag、Pt、Ni，主要(yao)采(cai)用(yong)Ni-Cr合金或Ni-Al合金。采(cai)用(yong)Ni取代(dai)Ag和Pt是(shi)為(wei)了(le)降低電池成本，而(er)演變為(wei)鎳合金是(shi)為(wei)了(le)防止鎳的蠕變現象。

MCFC的陰極材(cai)(cai)料有NiO、LiCOO2、LiMnO2、CuO和(he)CeO2 等(deng)(deng)，由(you)于NiO電極在MCFC工作過程中會緩(huan)慢(man)溶解，同時(shi)還(huan)會被從隔膜滲透(tou)過來的氫(qing)還(huan)原而導(dao)致電池(chi)短(duan)路，所以LiCOO2等(deng)(deng)新型陰極材(cai)(cai)料正逐(zhu)漸(jian)取代NiO。

2、隔膜材料

隔膜是(shi)MCFC的(de)核心部件，必須具備(bei)高(gao)強(qiang)度(du)、耐高(gao)溫熔鹽腐蝕、浸(jin)入(ru)熔鹽電解質(zhi)后能阻氣和(he)具有(you)良(liang)好的(de)離子導電性能。MCFC的(de)隔膜材(cai)料(liao)是(shi)LiAiO2，LiAiO2粉體有(you)三種晶型(xing)，分(fen)別(bie)為(wei)α型(xing) （六方(fang)晶系）、β型(xing) （單斜晶系）和(he)γ型(xing) （四方(fang)晶系）。外形(xing)分(fen)別(bie)為(wei)球形(xing)、針狀和(he)片(pian)狀，密度(du)則分(fen)別(bie)3.400g·cm-3、2.610g·cm-3和(he)2.615g·cm-3。

3、雙極板材料

MCFC的雙極板有三個主要作用(yong)：①隔開(kai)氧化劑（O2或空氣(qi)）與還原(yuan)劑 （天然氣(qi)、重整氣(qi)）；②提供氣(qi)體流(liu)動(dong)通道；③集流(liu)導電。MCFC的雙極板材料(liao)主要為(wei)不銹(xiu)鋼(gang)和各類鎳基合金(jin)。

熔融碳酸鹽燃料電池的優缺點

1、優點

熔融碳酸鹽燃料電池可以(yi)采用(yong)(yong)(yong)非貴重金屬(shu)作(zuo)為催(cui)化(hua)劑，降(jiang)低了使用(yong)(yong)(yong)成本。能(neng)夠耐(nai)受CO和CO2的作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，可采用(yong)(yong)(yong)富氫燃(ran)料。用(yong)(yong)(yong)鎳(Ni）或不銹鋼(gang)作(zuo)為電池(chi)的結構材料，材料容易獲得并且價格便宜。熔融碳酸鹽燃(ran)料電池(chi)為高溫(wen)(wen)型燃(ran)料電池(chi)，余熱溫(wen)(wen)度高，余熱可以(yi)充分利用(yong)(yong)(yong)。

2、缺點

以Li2CO3及k2CO3混(hun)合物做成(cheng)電解質，在使用(yong)(yong)過(guo)程中會燒損和脆裂(lie)，降低(di)了熔(rong)融碳(tan)酸(suan)鹽燃料電池的(de)(de)使用(yong)(yong)壽命(ming)，其強度與壽命(ming)還有待提高。在整(zheng)個化(hua)學反應過(guo)程中，CO2要循(xun)環使用(yong)(yong)，從燃料電極排出的(de)(de)CO2要用(yong)(yong)經過(guo)催化(hua)除H2的(de)(de)處理(li)后，再按一定的(de)(de)比(bi)例(li)與空氣混(hun)合送入氧電極，CO2的(de)(de)循(xun)環系統增加了熔(rong)融碳(tan)酸(suan)鹽燃料電池的(de)(de)結構和控制的(de)(de)復雜性。