流化床電極直接碳燃料電池研究.pdf

1、傳統(tǒng)能源的逐漸短缺和環(huán)境問(wèn)題的逐漸嚴(yán)峻迫切要求能夠發(fā)展出高效、清潔的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)。直接碳燃料電池(Direct Carbon Fuel Cell,DCFC)是一種直接采用碳作為陽(yáng)極燃料的新型能源轉(zhuǎn)化技術(shù),它具有效率高,污染少,便于回收的優(yōu)點(diǎn)。本文以熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和DCFC為基礎(chǔ),將流化床電極應(yīng)用于直接碳燃料電池中,研究一種新型燃料電池——流化床電極直接碳轉(zhuǎn)化燃料電池,該新型燃料電池融合了流化床電極傳熱、傳質(zhì)效果好和直接碳

2、轉(zhuǎn)化碳燃料電池原料來(lái)源廣、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。
　　 論文利用管式爐進(jìn)行了橡木鋸屑活性炭(OWB-AC)的制備,從比表面積、體積電阻率、含氧官能團(tuán)、灰分的角度表征分析了活性炭的最佳活化工況條件:以K2CO3為活化劑時(shí),選擇活化溫度為900℃,堿炭比為1,活化時(shí)間為2h最佳,以KOH為活化劑時(shí),選擇活化溫度為800℃,堿炭比為3,活化時(shí)間為1h進(jìn)行活化最佳。并采用(CH3COO)2Ni·4H2O進(jìn)行鎳負(fù)載,鎳負(fù)載量為2％,在900℃條件

3、下負(fù)載2h,最后采用2mol／L的硝酸浸漬來(lái)提高活性炭的導(dǎo)電性能及表面含氧官能團(tuán)的數(shù)目。
　　 通過(guò)冷態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法,對(duì)三相流化床內(nèi)部不同氣體流量及不同固體顆粒量下的流場(chǎng)及壓力脈動(dòng)情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,采用均值和均方差值的分析方法對(duì)壓差脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了分析,并與冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,得到汽、液、固三相流化床的最佳工況條件,進(jìn)而對(duì)流化床電極直接碳半電池性能實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)。
　　 在流化床電極陽(yáng)極半電池實(shí)驗(yàn)裝置上測(cè)試了不同工況下的半

4、電池性能,得到不同流化氣體(N2)量、O2／CO2流量、反應(yīng)溫度、催化劑(Ni)顆粒含量、集流器形狀下流化床電極半電池的極化曲線。結(jié)果表明:氮?dú)饬髁繛?85 ml／min,氧氣／二氧化碳流量為10／20 ml／min,鎳顆粒量為7.89％,溫度為923K時(shí)半電池性能最佳；對(duì)于橡木鋸屑活性炭,K2CO3為活化劑的活性炭在陽(yáng)極中的性能優(yōu)于KOH為活化劑的活性炭；在相同的超電勢(shì)下,不同種類燃料產(chǎn)生的電流密度從大到小依次為:自制橡木鋸屑活性炭、