【技术实现步骤摘要】
一种熔融碳酸盐燃料电池结构
本专利技术涉及能源
燃料电池技术,具体涉及一种全新的熔融碳酸盐燃料电池。
技术介绍
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温型燃料电池,工作温度为650℃,其反应过程不同于热机过程,因此能量转换效率不受“卡诺循环”的限制,效率可达50%~60%,电池反应产物仅为水,没有污染物的排放。其还具有燃料电池清洁、高效、低噪、比功率高等共性优点,适宜用做分布式电站,目前已进入商业化前期。传统的MCFC一般由电极、电解质隔膜、双极板等关键部件组成。其中,传统的电解质隔膜在电池的首次启动过程中必须经过长时间的焙烧,使隔膜中的有机物挥发并燃烧,隔膜内部留下无序蜂窝状孔道结构,熔融的碳酸盐依靠毛细作用浸渍到烧结好的电解质隔膜微孔内,起到阻气、传导碳酸根离子的作用。隔膜一般采用α-LiAlO2或γ-LiAlO2作为隔膜原料,使用大量有机溶剂,经过球磨后形成均一浆料,然后带铸法成膜,厚度一般在0.7~1mm。,但是如果有机物不能得到充分焙烧,将形成积碳,影响电池性能。由于此种膜较厚,造成比较大的欧姆损失,导致电池性能较低。传统的MCFC一般采用多孔镍板作为电极,这种电极经过高压压制高温烧结而成,厚度一般在0.4~0.6mm。由于其内部孔道也成无序蜂窝状结构,再加上电极比较厚,因此不利于物质的传输,电极极化较大,导致电池性能较低。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种全新的熔融碳酸盐燃料电池,这种全新的熔融碳酸盐燃料电池和传统的燃料电池相比具有诸多优点:(1)MCFC首次启动过程不需要隔膜的长时间烧结过程,大大缩短了MCFC启动时间。(2)新型MC ...
【技术保护点】
一种熔融碳酸盐燃料电池结构,包括隔膜及位于其两侧的平板状电极,其特征在于:其隔膜是有序化隔膜,具有垂直于隔膜表面的、规则的通孔有序结构,通孔可以是六方六棱或圆形圆柱,有效孔径在50~200nm之间,材质为陶瓷材料,隔膜厚度在200~400um之间;其电极为有序化电极,具有垂直于平板表面的、规则的通孔有序结构,通孔可以使六方或圆形孔道,孔径在300~600nm之间,材质为Ni或NiO或其复合材料(复合材料:如LiCoO2包覆的NiO,或ZnO包覆的NiO),电极厚度在200~400um之间。
【技术特征摘要】
1.一种熔融碳酸盐燃料电池结构,包括隔膜及位于其两侧的平板状电极,其特征在于:其隔膜是有序化隔膜,具有垂直于隔膜表面的、规则的通孔有序结构,通孔是六方六棱或圆形圆柱,有效孔径在50~200nm之间,材质为陶瓷材料,隔膜厚度在200~400μm之间;其电极为有序化电极,具有垂直于平板表面的、规则的通孔有序结构,通孔是六方或圆形孔道,孔径在300~600nm之间,材质为Ni或NiO或复合材料,复合材料为LiCoO2包覆的NiO,或ZnO包覆的NiO,电极厚度在200~400μm之间。2.按照权利要求1所述的电池结构,其特征在于:所述隔膜材质为在室温及650-700℃的高温熔盐电解质中可以稳定存在的陶瓷材料,所述陶瓷材料为LiAlO2,MgO或者MgO包覆的LiAlO2,LiAlO2为alpha型或gama型;所述熔盐电解质为62mol%Li2CO3+38mol%K2CO3或52mol%Li2CO3+48mol%Na2CO3。3.按照权利要求1所述的电池结构,其特征在于:所述的有序化隔膜的材质为α-LiAlO2或γ-LiAlO2,其制备过程如下:1)首先采用二步阳极氧化法,以铝片为工作电极,石墨为对电极,电极间距为2.5~5cm,以0.2~0.3mol/L的草酸溶液为电解质,氧化温度为0~20℃,氧化电压为20~45V,一次氧化时间为2~8h,在6wt.%H3PO4+1.8wt.%H2CrO4混合液中浸泡8~12h,清洗后进行二次氧化,与一次氧化条件相同,氧化时间为4~...
【专利技术属性】
技术研发人员:周利,王鹏杰,刘飒,邵志刚,衣宝廉,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。