燃料电池分布式供能技术发展现状与展望

燃料电池作为一种清洁高效的发电方式,兼具效率高、排放低、安全无噪音等优点,是分布式供能领域的一项重要技术。燃料电池既可以利用传统煤炭、天然气,也可以融合可再生能源实现削峰填谷。在传统煤电领域,散煤的利用是环境污染的重要来源,通过直接碳燃料电池技术,有望解决散煤利用效率低下、污染严重的问题。联合天然气管网,基于燃料电池的微型热电联供系统可实现能源的梯级利用,相比传统的热电分供模式可大大提高能源利用效率。同时,电解池作为燃料电池的逆过程,可将可再生能源富余电力转化为化学能进行储存,实现"三弃"电力的有效转化,在可再生能源的分布式供应系统中具有广阔的发展前景。

催化增强的两段式多孔介质甲烷富燃特性

针对甲烷的富燃燃烧,设计开发了包含不同直径大小氧化铝球的两段式多孔介质燃烧器系统,研究了甲烷在添加催化剂前后的部分氧化富燃重整制取合成气的相关特性.通过调节入口气体流速和当量比,确定了多孔介质燃烧器的稳定操作区间,研究了流速和当量比对多孔介质燃烧中温度和组分的影响.结果表明,采用Ni基催化剂担载下游氧化铝球后,入口气体流速为0.15m/s,当量比为1.6时,甲烷的重整转化率可以提升至43.5%.

基于甲烷催化部分氧化的SOFC性能研究

基于固体氧化物燃料电池的热电联供系统可以实现能源的梯级利用,实现较高的效率,降低污染排放,具有很好的发展前景.针对该系统中传统重整器存在的高能耗等问题,对新型重整方式催化部分氧化进行了研究.本文首先研究了催化剂为0.5%Rh/Al2O3,以甲烷为燃料时CPOX的性能变化规律.通过调节控制温度、体积空速和入口气C/O比,研究了不同工况下CH4转化率、H2选择性、CO选择性和甲烷重整效率的变化规律,对工况进行优化.在优化工况下,即温度800℃、体积空速200 min-1、C/O摩尔比为1.0时,实现了催化部分氧化与微管式固体氧化燃料电池四管电堆的直接耦合,并对电池性能进行测试,结果表明,最大功率可达到纯氢燃料的87.8%.

甲烷/二氧化碳多孔介质富燃部分氧化实验研究

本文采用多孔介质燃烧器对甲烷/二氧化碳富燃部分氧化开展实验研究,研究了燃料中CO_2添加量对于非催化部分氧化重整制取合成气的影响。当空气流量为5L/min时,调节入口CO_2/CH_4比例及当量比,确定了多孔介质富燃燃烧的稳定区间,测试了稳定工况下的温度分布和出口组分。当量比为1.3时,稳定工况下CO_2/CH_4可达到1.5。当量比为1.6,CO_2/CH_4为0.5时,燃料重整效率可达到47.7%。燃料中CO_2的加入可在一定程度上促进水气变换反应逆过程的进行,回收部分显热,提高燃料重整效率,同时可减少CO_2净排放。

有机阴离子柱撑钾修饰水滑石吸附性能研究

类水滑石是250~450℃下用于CO_2燃烧前捕集的一类重要吸附剂。本文通过替代普通碳酸根镁铝水滑石(MG70)中的CO_3^(2-),制备了正辛酸根柱撑水滑石(LDH-8C)和硬脂酸根柱撑水滑石(LDH-8C),并通过XRD谱图表征水滑石层板间距。热重分析(TGA)实验结果表明,正辛酸根柱撑的钾修饰水滑石吸附量可达1.36 mmol/g,硬脂酸根柱撑的钾修饰水滑石吸附量可达1.93 mmol/g。但考虑到硬脂酸根离子常温下溶解度较低,制备工艺复杂等因素,正辛酸柱撑钾修饰水滑石更具应用潜力。