整体煤气化燃料电池联合发电(IGFC)技术研究进展

整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电池发电、余热回收及CO_(2)捕集和封存等子系统构成,其中燃料电池发电技术是制约IGFC发展的关键技术。固体氧化物燃料电池(SOFC)及熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是适配IGFC系统的2种燃料电池技术,其中SOFC在生产成本及发电效率方面更具优越性。2017年国家能源集团牵头,联合中国矿业大学(北京)、北京低碳清洁能源研究院、华能清洁能源技术研究院、清华大学等,在国家重点研发计划项目支持下承担了开发100 kW级SOFC和MCFC发电单元,建成MW_(th)级CO_(2)近零排放的IGFC示范工程任务,项目成果推动了我国IGFC系统从基础技术研发向产业化迈进的步伐。

整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池(IG-MCFC)发电系统

整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池（IG—MCFC）发电系统是燃料电池发电技术与整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术相结合，形成整体煤气化燃料电池发电技术（IGFC），不仅使燃料电池发电的容量和效率增加．而且也可以使IGCC的发电效率提高．既是MCFC大容量化的主要方向之一．也是21世纪洁净煤发电技术的一个重要方向。

整体煤气化固体氧化物燃料电池(IG-SOFC)发电系统

固体氧化物燃料电池（SOFC）与熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）相比，排气温度更高,有利于组织底部联合循环发电系统回收排气的余热。SOFC对燃气中杂质的容许值较高，更有利于与煤气化结合，以煤气做燃料电池的燃料,最后形成整体煤气化固体氧化物燃料电池（IG—SOFC）发电系统。

基于地下煤气化技术（UCG）的燃料电池

澳大利亚Linc能源公司（Linc Energy Ltd．）已经成功示范了Chinchilla地下煤气化（underground coal gasification，UCG）装置产生的氢气直接用于氢燃料电池的操作工艺。

燃料电池与燃气轮机集成氢能发电技术研究

氢能在驱动全球能源转型与“双碳”目标的过程中发挥重要作用,氢能发电技术领域主要聚焦于燃料电池和基于氢气的燃气轮机2种技术。燃料电池具有高能量转换效率、低排放和模块化设计等优势,是氢能应用领域重要的组成部分,但是其耐久性差、成本高及启动时间长的问题是其广泛应用的主要障碍。氢燃气轮机利用氢气作为燃料,与传统的燃气轮机相比,具有更低的碳排放和更高的灵活性,但是氢燃气轮机在材料兼容性、燃烧稳定性及系统集成方面面临挑战。为此提出一种燃料电池与燃气轮机进行集成的耦合氢能发电技术,融合了燃料电池的高效低排特性与燃气轮机的强大功率输出和灵活性调峰能力,分析了该技术未来规模化应用需要克服的问题,为构建可持续能源体系提供参考。

整体煤气化固体氧化物燃料电池电热联产系统分析

整体煤气化固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合发电系统(Integrated gasification solid fuel cell-gas turbine hybrid powergeneration system,IGFC-GT)是一种高效清洁合理的煤炭发电技术。混合系统的模型搭建及性能分析对于系统集成和商业运行有着重要的意义。通过查阅国内外在致力于提高SOFC发电效率方面的研究文献,并根据课题组的前期研究成果,基于商业软件Aspen Plus平台,搭建了IGFC-GT混合发电系统的电热联产系统模型图,分析了IGFC-GT电热联产系统的性能,结果表明该系统具有较高的发电效率及总能量利用率。

世界首座前置熔融碳酸盐燃料电池的煤气化联合循环电站

本文介绍美国能源部第５轮净煤技术计划中的一个项目──凯姆登电站，世界首座前置熔融碳酸盐燃料电池的煤气化联合循环电站概况及特色。

整体煤气化固体氧化物燃料电池并网测试系统设计

整体煤气化固体氧化物燃料电池(integrated gasification solid oxide fuel cellI,IG-SOFC)发电系统,利用煤气化合成气作为SOFC燃料,可以实现煤发电的近零排放,是一种非常有前景的清洁煤电技术,尤其契合我国以煤为主的资源秉性。提出一种IG-SOFC并网发电测试系统设计方案,搭建了可实现“并网测试模式”及“并网发电模式”实时切换的SOFC并网发电系统测试平台。基于自主研发的5 kW级SOFC堆塔模块,在煤制合成气作为燃料的条件下进行了实验测试,以验证系统设计方案的可行性和有效性。根据实验测试结果,SOFC堆塔发电功率达到4.5 kW时,并网功率为4.25 kW,堆塔电效率55.1%,发电系统电效率为52.0%,逆变效率约为94.5%。最后,通过“并网测试”模式下168 h长周期测试,验证了系统长周期运行的稳定性。

燃料电池——有前途的分布式发电技术

在现代发电系统中,分布式发电技术日益成为传统大电网的有力补充。文章简要介绍了分布式发电的优势、种类及其各自的特点,以及各种分布式发电技术的市场发展趋势,详细分析了各种燃料电池在分布式发电市场中的应用现状,对燃料电池在分布式发电市场中的应用前景进行了展望,并结合中国国情指出了我国有条件并且应该加快发展燃料电池分布式发电技术。

氢能发电技术的研究(IV)——电极扩散层对离子膜燃料电池放电性能的影响

研究了电极扩散层对离子膜燃料电池放电性能的影响。结果表明 :制备扩散层的基体材料对燃料电池放电性能有较大的影响。本实验所采用的碳纸、碳膜和碳纤维布 3种基体材料中 ,碳纤维布是一种较为理想的基体材料。不同扩散层所组装的燃料电池最大放电功率密度有较大的差别 ,碳纤维布扩散层所组装的燃料电池最大放电能量分别是碳纸和碳膜扩散层所组装的燃料电池最大放电能量的 2 16倍和 6 94倍。不同扩散层对燃料电池最佳放电运行时的放电电压和放电电流密度也都有一定的影响 ,特别是对放电电流密度影响更为强烈。电极扩散层的疏水性是影响燃料电池稳定放电寿命的一个重要因素 ,因此在电极扩散层的制备和基材选择过程中 ,必须充分考虑这一因素的影响。

探讨我国电力系统发展燃料电池发电的技术路线

简述燃料电池发电技术的特点和应用形式，概述国外燃料电池的现状和发展趋势，总结国外发展燃料电池的经验。论证在我国电力系统发展燃料电池发电技术的必要性，并提出发展燃料电池发电的技术路线。

燃料电池发电技术原理及其应用

0引言目前，电能主要是通过热机中化石燃料的燃烧和原子能反应堆中的核反应产生的。这两种发电方式都存在着很大的缺陷：化石燃料属于不可再生能源，且在燃烧过程中排放出各种有毒气体、固体粉尘以及大量的CO2，在造成环境污染的同时加剧了全球气候变暖；原子能发电虽然没有各种烟、气的排放，但是原子能发电在发生致命故障时却是极度危险的．同时核废料的处理也是一个难题。

煤气化制氢及氢能发电试验系统

氢能是一种高效洁净、理想的、极有前途的二次能源。“绿色煤电”计划将建立2MW的氢能试验系统,进行煤气变换制氢、氢能发电、CO_2利用的试验研究。介绍2MW氢能发电试验系统的设计方案:煤气化工艺采用西安热工院的两段式干煤粉加压气化技术,CO变换工艺采用中温耐硫变换工艺,脱碳工艺经比较采用变压吸附工艺,提纯的氢气用于高温燃料电池发电和氢燃气轮机的燃烧试验,CO_2作为商品销售。煤气变换提纯后CO_2体积分数小于0.2%,H_2体积分数大于99%,燃料电池发电效率达60%以上,系统CO_2达到零排放。煤制氢及氢能利用技术具有广阔的应用前景。

中国燃料电池发电技术展望

本文主要叙述了我国后续能源领域中燃料电池发电技术的发展利用现状和技术展望,特别在文中提出燃料电池发电技术的发展必须要与其它新能源、新材料技术的发展相结合,例如:利用太阳能、风能从空气中提取纯水,从纯水中电解制氢,海水淡化制取纯水技术,以用生物方法从植物废弃物中制取的乙醇作为燃料电池的燃料,这些技术在我国未来能源应用领域具有广泛的潜在市场。同时简单概括了燃料电池发电技术能够大规模应用需考虑的几个关键性问题和我国燃料电池发电商业化的可行性及应用前景。

燃料电池发电技术

介绍燃料电池工作原理、优点及其所构成的联合运行发电厂的生产过程，对国外燃料电池发电技术的发展情况及前景进行综述，指出该技术效率高、无污染的特性对于节约能源和保护环境具有长远意义。

燃料电池发电技术的特点及发展现状

本文通过对燃料电池类型的介绍,分析了燃料电池发电技术的特点,以及欧美及日本等发达国家燃料电池发电技术的发展现状。

燃料电池发电技术在电力工业中的应用及展望

介绍燃料电池发电技术的原理及特点,综述国内外各种燃料电池发电技术的发展与现状,并对我国燃料电池发电技术在电力工业中的应用进行展望。