化工学报
化工學報
화공학보
JOURNAL OF CHEMICAL INDUSY AND ENGINEERING (CHINA)
2013年
7期
2664-2671
,共8页
固体氧化物燃料电池%UCG气%热力学平衡%电动势%积炭
固體氧化物燃料電池%UCG氣%熱力學平衡%電動勢%積炭
고체양화물연료전지%UCG기%열역학평형%전동세%적탄
solid oxide fuel cell%UCG gas%thermodynamic equilibrium%electromotive force%carbon deposition
以NH3以及3％ H2O增湿的H2、CH4、C3H8和煤炭地下气化(underground coal gasification,UCG)气为燃料,用最小Gibbs自由能法计算平衡气体组分和理论电池电动势,并测试在NiO-GDC ‖ GDC ‖Ba0.9Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ (B0.9CFN)阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)中的电池开路电压、电池性能和长期稳定性.结果表明,以上述气体作燃料的SOFC热力学计算理论电动势均高于1.05 V,而由于GDC电解质在还原气氛下存在电子电导,导致碳氢燃料在NiO-GDC‖GDC‖B0.9 CFN阳极支撑电池中的开路电压略小.中低温下,碳氢燃料相对缓慢的动力学过程和GDC电解质快速的氧离子传输速率,使得以UCG气、CH4和C3H8为燃料的电池实际积炭比理论预测少.以UCG气为燃料的SOFC在500、550、600和650℃的最高功率密度分别高达0.151、0.299、0.537和0.729W· cm-2,在0.6V恒压放电120 h后性能没有明显衰减,且阳极表面无积炭产生,表明直接UCG气SOFC具有广阔的应用前景.
以NH3以及3％ H2O增濕的H2、CH4、C3H8和煤炭地下氣化(underground coal gasification,UCG)氣為燃料,用最小Gibbs自由能法計算平衡氣體組分和理論電池電動勢,併測試在NiO-GDC ‖ GDC ‖Ba0.9Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ (B0.9CFN)暘極支撐固體氧化物燃料電池(SOFC)中的電池開路電壓、電池性能和長期穩定性.結果錶明,以上述氣體作燃料的SOFC熱力學計算理論電動勢均高于1.05 V,而由于GDC電解質在還原氣氛下存在電子電導,導緻碳氫燃料在NiO-GDC‖GDC‖B0.9 CFN暘極支撐電池中的開路電壓略小.中低溫下,碳氫燃料相對緩慢的動力學過程和GDC電解質快速的氧離子傳輸速率,使得以UCG氣、CH4和C3H8為燃料的電池實際積炭比理論預測少.以UCG氣為燃料的SOFC在500、550、600和650℃的最高功率密度分彆高達0.151、0.299、0.537和0.729W· cm-2,在0.6V恆壓放電120 h後性能沒有明顯衰減,且暘極錶麵無積炭產生,錶明直接UCG氣SOFC具有廣闊的應用前景.
이NH3이급3％ H2O증습적H2、CH4、C3H8화매탄지하기화(underground coal gasification,UCG)기위연료,용최소Gibbs자유능법계산평형기체조분화이론전지전동세,병측시재NiO-GDC ‖ GDC ‖Ba0.9Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ (B0.9CFN)양겁지탱고체양화물연료전지(SOFC)중적전지개로전압、전지성능화장기은정성.결과표명,이상술기체작연료적SOFC열역학계산이론전동세균고우1.05 V,이유우GDC전해질재환원기분하존재전자전도,도치탄경연료재NiO-GDC‖GDC‖B0.9 CFN양겁지탱전지중적개로전압략소.중저온하,탄경연료상대완만적동역학과정화GDC전해질쾌속적양리자전수속솔,사득이UCG기、CH4화C3H8위연료적전지실제적탄비이론예측소.이UCG기위연료적SOFC재500、550、600화650℃적최고공솔밀도분별고체0.151、0.299、0.537화0.729W· cm-2,재0.6V항압방전120 h후성능몰유명현쇠감,차양겁표면무적탄산생,표명직접UCG기SOFC구유엄활적응용전경.
