钜大LARGE | 点击量：582次 | 2022年12月05日
介绍碳燃料动力锂电池的工作原理及优点
介绍了碳燃料动力电池的工作原理和优点
DirectCarbONFuelCell(DCFC)是一种以碳及其衍生物为燃料的燃料动力电池。它具有能量转换能力强、环境友好(不排放SOx和NOx、不出现噪声污染)、燃料适应性广等突出优点。它是一种具有广阔应用前景的燃料动力电池。
碳燃料动力电池的原理
Directcarbonfuelcell(DCFC)是一种不用气化直接将碳的化学能转化为电能的装置。这项技术的能量是现代燃煤发电厂的两倍，燃料可能包括煤、焦炭、焦油、气态碳和生物碳。
因为DCFC的总反应:
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
CO2+O2=C
因此，DCFC的理论能量转换功率甚至略高于100%。为达到高能量和功率需求的高工作温度，DCFC有两种高温工作方式:(1)熔融电解质燃料动力电池，其工作温度为400~750℃;(2)SOFC的工作温度为700~1000℃。
直接使用碳燃料动力电池的好处
(1)DCFC能量转换功率高，理论功率达到100%以上。燃料动力电池动力的理论燃烧猜吉布斯自由能ΔG和包括燃料的化学能(焓)ΔH。
(2)DCFC的燃料利用率达到100%。因为反应物，固态碳和气态产物，存在于不同的纯相中，它们的化学势(活度)不随燃料转换的程度和电池的方向而改变。这一特点使得所有添加的燃料可以一次全部转化，即利用率可以达到100%，电池的理论电压可以在整个碳转化过程中保持在1.02v不变。传统的燃料动力电池，燃料循环只能部分转化到一定程度，否则随着燃料部分电压的下降，电池电压下降，所以传统的燃料动力电池要重复燃料循环来坚持燃料部分压力。
(3)DCFC的污染排放较小，可以终止温室气体的减排。从化学反应的角度来看，DCFC发电和火电厂直接燃煤发电均采用煤的完全燃烧反应。然而，由于发电原理的不同，DCFC发电所排放的CO2、SOx、NOx、粉尘等污染物远远小于直接燃煤发电。
(4)DCFC碳燃料资源丰富，价格低廉。它可以从煤、石油焦、生物材料(如稻壳、果壳、稻草、草)甚至有机废物中获得。热解后，将上述材料制备成碳颗粒的DCFC，其副产品氢可用于氢氧燃料动力电池。因此，将直接碳燃料动力电池与其它燃料动力电池相结合，可以实现煤炭等储量丰富、价格低廉的固体碳燃料的清洁高效利用。
(5)DCFC固体碳燃料能量密度大，便于储存和运输。
(6)DCFC的结构可以模块化。其他的固定发电厂不像火力发电厂那样要那么多的水。这些特点使得DCFC特别适合于坑口电站的建设，将煤炭运输转化为电力输送，从而减少煤炭运输带来的污染，节约运输成本。
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