乙醇燃料电池熔融碳酸盐
熔融碳酸盐燃料电池的研究进展与应用前景分析
❖ 熔融碳酸盐燃料电池发展概况 ❖ 熔融碳酸盐燃料电池研究成果 ❖ 燃料电池应用市场分析 ❖ 熔融碳酸盐燃料电池经济性与应用前景
能源革命与氢能
煤炭
石油
新能源+互联网
能源生产和消费方式的根本变革，主要依靠能源技术 的重大突破。
新一轮能源革命主要特征是绿色、低碳。 氢被认为是未来低碳社会理想的能源载体。
燃料电池应用市场分析
日本东西电网由背靠背换流站连接电力传输能力不足 关东地区采用了欧洲标准，50赫兹频率。关西地区采用美国标准， 60赫兹供电。
日本的住宅能源需求量很大并且一直保持增长的态势。 日本是多地震国家，供电稳定性欠佳。 日本是资源缺乏国家，需要发展低碳清洁高效的能源技术。
欧洲国家面临着解决居民供暖问题的同时避免电网铺 设带来的高额投资的问题，无疑这一技术是个看上去 不错的解决方案之一。
熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC)
电解质:Li2CO3+K2CO3(mol:62%:38%)或Li2CO3+Na2CO3（mol：53％：47％） 电极：阳极－Ni，阴极－NiO 双极板：不锈钢316L或310S,冲压焊接成型 电池堆组堆方式：平板型单电池堆积连接成堆 燃料重整：外重整，内重整； 气体分布：内分布，外分布。 技术特点：电池部件制备材料体系稳定，电池部件制造 工艺简单，反应温度低，密封容易，易于工程放大；
能源体制革命。还 原能源的商品属性， 形成主要由市场决 定能源价格的机制
能源国际合作
能源技术革命。需要技术的突破，靠技术的革命，持续地降低成本，拓展新能源的应用领域
燃料电池应用市场分析
2012－2018年固定式燃料电池出货量（MW）
熔融碳酸盐燃料电池
集流体/隔离板
目前在大多数设计中，都将集流体、隔离板和气体 通道这几个功能件由一个金属构件来完成。
集流体的一边与阴极和氧化剂接触，另一边与阳极 和燃料气接触，称之为双极性集流体。
双极性集流体和电解质基板边缘之间靠电解质张力
实现湿密封，防止气体流出。
双极性集流体一般都用不锈钢(如316，310)做成，在 电池工作环境中，阴极侧的不锈钢表面生成LiFeO2， 其内层又有氧化铬，均可起到钝化膜的作用，减缓不 锈钢腐蚀速度。由于310的铬镍含量高于316，因此它
MCFC的主要优点：
1）工作温度高（650 ℃），电极反应活化能小，不论氢 的氧化还是氧的还原，都不需要高效催化剂，节省了贵金 属的使用，降低了成本； 2）可以使用CO含量高的燃料气，如煤制气； 3）电池排放的余热温度高达 673K之多，可用于底循环或 回收利用，使总的热效率达到80％； 4 ）可以不用水冷却，而用空气冷却，尤其适用于缺水的 边远地区。
持在4kPa以下，以防气体越过电解质基板。
3 ）温度：虽然 MCFC 的开路电压随温度上升而下
降，但由于温度升高，熔盐电阻下降，特别是阴极
反应电阻大大下降，因而电池的工作电压随温度上
升而增高，从这个角度讲，温度升高是有利的。
下图为电池开路电压、闭路电压 (150mA/cm2) 与工
作温度的关系。
的耐腐性能更好。
阳极侧的不锈钢腐蚀速度大于阴极侧，尤其是 316 。
因此，目前只考虑用镍、铜或铬/不锈钢双金属复合板
制作双极性集流体（双极板）。
影响MCFC系统性能的主要因素
1）CO2分压
CO2是MCFC阴极活性物质，又是阳极反应的产物。 在阴极区和阳极区与电解质呈平衡的CO2分压是不 同的，当利用能斯待方程计算电池的电动势时，电 池电动势是有差别的。加大阴极区CO2分压，可使 电池电动势增加，即要使电池正常工作，必须提供 足够量的CO2 。
乙醇氧气燃料电池电极反应式熔融碳酸盐
乙醇氧气燃料电池电极反应式熔融碳酸盐乙醇氧气燃料电池（Ethanol-Oxygen Fuel Cell，简称EOFC）是一种将乙醇和氧气作为燃料和氧化剂的电化学装置。
其电极反应式为熔融碳酸盐，是一种重要的反应式，对于电池的性能和效率具有重要影响。
乙醇氧气燃料电池的电极反应式熔融碳酸盐指的是乙醇在电极上发生氧化反应产生二氧化碳和电子。
在正极，乙醇被氧化成二氧化碳和电子，反应式可以表示为：C2H5OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O + 12e-在负极，氧气还原成水，接受正极的电子，反应式可以表示为：3O2 + 12e- -> 6O^2-整个反应式可以简化为：C2H5OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O乙醇氧气燃料电池的电极反应式熔融碳酸盐是乙醇和氧气直接在电极上发生氧化还原反应的过程。
乙醇在正极被氧化成二氧化碳和电子，电子通过外部电路提供给负极，使氧气还原成水。
这个过程是在熔融碳酸盐中进行的，熔融碳酸盐可以提供离子传导通道，并且具有较高的化学稳定性和电化学活性。
乙醇氧气燃料电池的电极反应式熔融碳酸盐对电池的性能和效率有重要影响。
熔融碳酸盐可以提供良好的离子传导性能，促进反应物和产物的传输，提高电池的反应速率。
同时，熔融碳酸盐还可以提供较高的电化学活性，增强电极材料与反应物的反应活性，提高电池的电流输出能力。
因此，选择合适的熔融碳酸盐材料对于乙醇氧气燃料电池的性能优化至关重要。
熔融碳酸盐材料中常用的包括碱性碳酸盐、碱性磷酸盐和碱性硫酸盐等。
这些材料具有较高的离子传导性能和化学稳定性，能够满足乙醇氧气燃料电池的工作条件。
此外，熔融碳酸盐材料还可以通过调控成分和结构，进一步提高其电化学活性和稳定性，优化电池的性能。
乙醇氧气燃料电池的电极反应式熔融碳酸盐是乙醇和氧气在电极上发生氧化还原反应的过程。
熔融碳酸盐作为电池的电解质材料，具有良好的离子传导性能和化学稳定性，能够提高电池的反应速率和电流输出能力。
乙醇燃料电池四种环境方程式书写
乙醇燃料电池四种环境方程式书写法一：常用方法电极：惰性电极;燃料包含：h2;烃如：ch4;醇如：c2h5oh等。
电解质涵盖：①酸性电解质溶液例如：h2so4溶液;②碱性电解质溶液例如：naoh溶液;③熔融氧化物例如：y2o3;④熔融碳酸盐例如：k2co3等。
本文源自化学自习室!第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的冷却反应一致，若产物能够和电解质反应则总反应为碘苯后的反应。
本文源自化学自习室!如氢氧燃料电池的总反应为：2h2+o2=2h2o;甲烷燃料电池(电解质溶液为naoh溶液)的反应为：ch4+2o2=co2+2h2o①co2+2naoh=na2co3+h2o②ch4+2o2+2naoh=na2co3+3h2o 本文源自化学自习室!本文来自化学自习室!根据燃料电池的特点，通常在负极上出现还原成反应的物质都就是o2，随着电解质溶液的相同，其电极反应有所不同，其实，我们只要记诵以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：o2+4h++4e-=2h2o(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：o2+2h2o+4e-=4oh-(3)固体电解质(高温下能传导o2-)环境下电极反应式：o2+4e-=o2-(4)熔融碳酸盐(如：熔融k2co3)环境下电极反应式：o2+2co2+4e-=2co32- 。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式电池的总反应和正、负极反应之间存有如下关系：电池的总反应式=电池负极反应式+电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物o2。
1、酸性条件燃料电池总反应：ch4+2o2=co2+2h2o①燃料电池负极反应：o2+4h++4e-=2h2o②ch4-8e-+2h2o=co2+8h+2、碱性条件ch4++2naoh=na2co3+3h2o①o2+2h2o+4e-=4oh-②ch4+10oh--8e-=co +7h2o3、液态电解质(高温下会传导o2-) 本文源自化学自习室!燃料电池总反应：ch4+2o2=co2+2h2o①燃料电池负极反应：o2+4e-=2o2-②ch4+o2--8e-=co2+2h2o4，熔融碳酸盐(例如：熔融k2co3)环境下本文源自化学自习室!电池总反应：ch4+2o2=co2+2h2o。
乙醇燃料电池电极反应式熔融碳酸盐
乙醇燃料电池电极反应式熔融碳酸盐乙醇燃料电池是一种将乙醇转化为电能的设备，其中的关键组件之一便是电极。
而乙醇燃料电池的电极反应式熔融碳酸盐则是一种被广泛应用于乙醇燃料电池电极中的材料。
电极反应式是乙醇燃料电池正极上发生的化学反应式，通过该反应可以将乙醇中的化学能转化为电能。
乙醇燃料电池的正极通常使用的是熔融碳酸盐作为电解质，它具有较高的电离度和热稳定性，能够在高温条件下稳定地传递离子。
熔融碳酸盐是一种固态电解质，具有类似液态电解质的高离子电导率。
它的工作温度通常在300-600摄氏度之间，因此乙醇燃料电池被称为高温燃料电池。
高温条件下，乙醇容易蒸发，并与氧气反应生成二氧化碳和水，从而释放出大量的能量。
乙醇燃料电池的正极反应式如下：C2H5OH + O2 → 2CO2 + 3H2O + 6e-在这个反应式中，乙醇被氧气氧化，生成二氧化碳和水，并释放出6个电子。
这些电子则通过外部电路传递，并在负极上与来自氢气的离子结合，生成水。
乙醇燃料电池电极的设计要考虑以下几个因素：1.电极的活性：电极的活性对电池的性能有着重要的影响。
活性越高，乙醇燃料电池的输出电压和功率就越大。
2.电极的稳定性：由于高温环境下乙醇燃料电池的使用，电极材料需要具有较好的热稳定性，以保证电极的长期稳定性和寿命。
3.电极-电解质界面的电子传递效率：电极材料需要具有良好的电子传递效率，以提高乙醇燃料电池的效率和响应速度。
目前，乙醇燃料电池电极反应式熔融碳酸盐主要应用于高温燃料电池系统中。
熔融碳酸盐具有较高的离子电导率和电子传导率，能够在高温条件下提供较低的内阻，有助于改善乙醇燃料电池的功率密度和效率。
此外，熔融碳酸盐还具有较好的化学稳定性，可以承受高温下的腐蚀和氧化反应，延长电极的使用寿命。
同时，熔融碳酸盐还能够促进氧化反应和还原反应之间的离子和电子传递，并改善乙醇燃料电池的电化学性能。
总结起来，乙醇燃料电池电极反应式熔融碳酸盐是一种被广泛应用于乙醇燃料电池电极中的材料。
熔融碳酸盐燃料电池的水管理
熔融碳酸盐燃料电池的水管理熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）是一种高温燃料电池，其电解质采用熔融碳酸盐。
在MCFC中，水管理是非常重要的，因为它直接影响着电池的性能和寿命。
以下是关于MCFC 水管理的一些重要考虑因素：水平衡控制：MCFC是一种电化学系统，其中水是产生电能的关键组成部分。
在MCFC的工作过程中，水的生成和消耗必须保持平衡，以确保电解质的湿润度和电池的稳定性。
过多的水会导致电解质过度稀释，降低离子传导性能；而过少的水则可能导致电解质脱水、电池过热等问题。
因此，需要合理控制水的输入和排出，以维持适当的水平衡。
水蒸气传输：MCFC中的水主要以水蒸气形式存在。
良好的水蒸气传输能够促进氧化物离子（O2-）和氢气离子（H+）的传导，提高电池的效率。
为了实现良好的水蒸气传输，可以采用适当的电池设计和材料选择，以提高水蒸气的扩散性能。
水循环系统：为了控制MCFC中水的平衡，通常需要引入水循环系统。
该系统通过收集和再循环产生的水蒸气，以及在电池反应中产生的水，以保持电池内水的平衡。
这可以通过水循环泵和水分离器等组件来实现。
湿润性管理：MCFC的电解质需要保持一定程度的湿润性才能有效传导离子。
湿润性管理涉及到电池温度的控制、湿度的监测和调节等方面。
通常，较高的工作温度可以提高湿润性，但过高的温度会增加电池的腐蚀和寿命损耗。
因此，需要在适当的温度范围内维持湿润性。
水副产物处理：在MCFC中，水气化反应会产生CO2和H2O以外的水副产物。
这些副产物可能会对电池性能和寿命产生负面影响。
因此，需要适当处理和排出这些副产物，以减少对电池的不利影响。
综上所述，MCFC水管理是确保电池性能和寿命的关键因素。
合理控制水平衡、水蒸气传输、水循环系统、湿润性管理和水副产物处理，将有助于提高MCFC的效率和可靠性。
因此，在MCFC的设计、操作和维护过程中，水管理应被认真考虑和实施。
07《新能源材料》06熔融碳酸盐燃料电池
阴极
MCFC阴极一般采用多孔 NiO。 MCFC阴极一般采用多孔 NiO。它是多孔金属 Ni 在电池升温过程中经高温氧化而成。 在电池升温过程中经高温氧化而成。
压力对 MCFC性能的影响 MCFC性能的影响
对采用 NiO作阳极的 MCFC，NiO的溶解速度与 p CO2成正比。当气体 NiO作阳极的 MCFC，NiO的溶解速度与 CO2成正比。 溶解速度加快。 MCFC在较高气体压力 压力提高 , p 升高 ,NiO 溶解速度加快。要使 MCFC在较高气体压力 LiCoO2 其溶解速度较小。 下工作 ,应当以 LiCoO2作阴极 ,其溶解速度较小。
温度对 MCFC性能的影响 MCFC性能的影响
大多数碳酸盐在低于 520 ℃时不为熔融状态。 时不为熔融状态。 在 575～650 ℃之间 ，电池性能随温度增加而提高。 575～ 电池性能随温度增加而提高。 高于 650 ℃，增益随温度增加而减小。 增益随温度增加而减小。 高温下蒸发和材料的腐蚀使电解质的损失增加 ，工作温 度影响性能和寿命。 度影响性能和寿命。
压力对 MCFC性能的影响 MCFC性能的影响
对采用 NiO作阳极的 MCFC，NiO的溶解速度与 p CO2成正比。当气体 NiO作阳极的 MCFC，NiO的溶解速度与 CO2成正比。 溶解速度加快。 MCFC在较高气体压力 压力提高 , p 升高 ,NiO 溶解速度加快。要使 MCFC在较高气体压力 LiCoO2 其溶解速度较小。 下工作 ,应当以 LiCoO2作阴极 ,其溶解速度较小。
MCFC发电系统 MCFC发电系统
燃料电统、热量回 辅助系统：燃料预处理系统、电能转换系统、热量回 收系统等。
MCFC发电辅助系统 MCFC发电辅助系统
MCFC—燃气轮机— MCFC—燃气轮机—汽轮机联合发电
ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐
燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的高效电池，其电极反应直接影响着电池的性能和稳定性。
而在燃料电池中，ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为一种重要的材料，在电极反应过程中发挥着重要作用。
让我们来了解一下什么是ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐。
在燃料电池中，使用熔融碳酸盐作为电解质的燃料电池被称为碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）。
ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐则是指在MCFC中使用甲烷（CH4）作为燃料，并通过电极反应将其转化为二氧化碳（CO2）和水（H2O）的过程。
在ch4燃料电池中，电极反应式熔融碳酸盐的性质和反应机制对燃料电池的性能和稳定性至关重要。
这涉及到电极反应的速率、效率和稳定性等方面。
对熔融碳酸盐的性质和电极反应机制有深入的了解至关重要。
具体来说，熔融碳酸盐具有高离子导电性能和较低的固体电解质阻抗，这使得在高温条件下，燃料电池能够发挥出更高的性能。
而对于ch4电极反应来说，理论上它可以将甲烷直接氧化为CO2和H2O，并释放出电子，从而产生电能。
在ch4燃料电池中，电极反应的速率和效率直接影响着电池的功率密度和能量转化效率。
另外，熔融碳酸盐在反应过程中也会受到一些影响，比如碳偏析、金属沉积以及电极的稳定性等问题。
对于ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐的研究中，需要综合考虑材料的选择、电极结构的设计以及高温环境下的稳定性等方面的因素。
对于ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐的研究和理解，需要全面考虑材料性质、反应机制、电极结构以及高温环境下的稳定性等多个方面。
在未来，通过更深入的研究，可以进一步提高燃料电池的效率和稳定性，从而推动燃料电池技术的发展和应用。
对于我个人来说，我认为ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为燃料电池的重要组成部分，其研究和应用将对清洁能源技术产生深远的影响。
随着我对这一主题的深入研究和了解，我对燃料电池技术的前景和潜力有了更加全面、深刻和灵活的理解。