熔融碳酸盐燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池:

1,工作原理:负 2H2+2CO32- 2CO2+2H2O+4e- CO3穿过膜由正到负极, 正 O2+2CO2+4e-→2CO3 e-由负极经负载到正极

总 2H2+O2→2H2O 2关键材料

隔膜:作用-隔离阴阳机;碳酸盐的载体;隔绝H2和O2的不透层

要求-较高机械强度;耐高温熔盐腐蚀;工作状态下隔膜中充满电解质,并具有良好保持电解质性能。具有良好离子导电,电子绝缘性能

正负极:作用-良好催化作用,使电解液在隔膜,阴阳极间良好分配 要求-抗熔融盐腐蚀,良好催化性能,与隔膜有良好孔匹配

双极板:作用-分配氧化剂与还原剂,并提供气体流动通道,同时起集流导电作用 要求-良好集阻气功能,良好导电集流功能

4所选材料:隔膜 LiAlO2 负极材料 参杂AL Cr合金的Ni 正极材料 NiO 双极板:不锈钢,镍基合金钢 固体氧化物燃料电池

1工作原理 负 2H2+2O2-→2H2O+4e- O2-穿过膜由正极到负极 正 O2+4e-→2O2- e-由负极经负载到正极 总 2H2+O2→2H2O

2 关键材料:正负极材料,电解质,电池堆,连接及密封材料 3作用及基本要求:

电解质:作用-隔离氧化剂与还原剂给O2-提供通道

要求-致密薄膜,良好稳定性,较高离子导电,无电子导电

负极材料:YSN:支撑,对H还原有催化作用;提供通道,使Ni均匀分布

Ni-YSN:稳定性好;高导电率;与电解质有良好相容性和热膨胀匹配性;催化性能好;高透气性

正极材料:作用-增大催化反应面积,传导电子,支撑

要求:多孔性,高导电性,与固体电解质有高化学和热相容性及相近的膨胀系数,催化性能好,稳定性好。

连接材料:作用-连接阴阳极,分离燃料与氧化剂,构成流场,导电要求,良好力学性能,良好化学稳定性,高电导率,接近YSZ的热膨胀系数

密封材料:作用-起组件与双极连接间密封作用

要求-高温下密封性好,稳定性高,与固体电解质及连接板材料热膨胀系数相近,兼容性好

4所选材料:电解质:易稳定的氧化铝YSZ 阳极材:Ni-YSN 阳极材料,LSM 连接材料:LCC及Cr-Ni合金 密封材料:Prery玻璃,玻璃/陶瓷复合材料 锂离子电池

1工作原理:正 LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe- 充电时Li+由正极到负极

负 C+xLi++xe-→LixC e-由正极→负极,其中Li+为可逆嵌入与脱嵌 2基本组成:正极,负极,电解液

3组成材料:负极材料为石墨(附着在负极铜箔两侧 正极材料为LiCoO2(附着在铅箔上) 电解液:电解质锂盐LiPF6 质子交换膜燃料电池

1 工作原理 负极 2H2→4H++4e-

正极 O2+4H++4e-→2H2O 总 2H2+O2→2H2O

2关键材料:由双极板和膜电极组成,膜电极由质子交换膜,电催化剂,分子扩散层组成

3作用及基本要求:

双极板:支撑,集流,分隔氧化剂与还原剂并引导反应气体具有阻气功能,有一定强度且是良好导体,两侧有流场,热的良导体,适应电池工作环境,抗腐蚀

质子交换膜:要求→电导率高(传递H+) 化学稳定性好(耐酸碱腐蚀) 热稳定性好(热量均匀分布)良好力学性能(强度柔韧性好) 透气率低(正负极分开)

电催化剂:作用-降低活化能,加快反应速率

要求-催化活性好,抗中毒能力高,比表面积高 导电性好 稳定性好 有适当载体 分子扩散层:支撑催化层 收集电流 提供电子通道 气体通道 排水通道 为提高反应面积 多用多孔材料

4 所选材料:双极板:石墨基/金属基 复合双极板 质子交换膜:全氮磺酸膜

电催化剂:Pt负载C上 气体扩散层:石墨碳化/碳纸 镍氢电池

组成材料:负极为储氢合金MH,有AB5型混合稀土系统及AB2型Lares相和一些新型材料,其中以AB5

应用为广泛 典型有LaNi5

正极材料为Ni(OH)2 电解液 KOH溶液

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