熔融碳酸盐燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是在600°C及以上温度下运行的高温燃料电池。熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)开发用于天然气、沼气（由厌氧消化或生物质气化产生）和用于电力、工业和军事应用的煤基发电厂。MCFC是高温燃料电池，其电解质由悬浮在多孔、化学惰性的β-氧化铝固体电解质(BASE)陶瓷基质中的熔融碳酸盐混合物组成。由于它们在650°C（大约1,200°F）及以上的极高温度下运行，非贵金属可用作阳极和阴极的催化剂，从而降低成本。提高效率是MCFC比磷酸燃料电池(PAFC)显着降低成本的另一个原因。熔融碳酸盐燃料电池可以达到接近60%的效率，xxx高于磷酸燃料电池工厂37-42%的效率。当余热被捕获和使用时，整体燃料效率可高达85%。与碱性、磷酸和聚合物电解质膜燃料电池不同，MCFC不需要外部重整器即可将能量密度更高的燃料转化为氢气。由于MCFC运行时的高温，这些燃料通过称为内部重整的过程在燃料电池本身内转化为氢气，这也降低了成本。熔融碳酸盐燃料电池不易被一氧化碳或二氧化碳中毒——它们甚至可以使用碳氧化物作为燃料——这使得它们对于用煤制成的气体作为燃料更具吸引力。因为它们比其他类型的燃料电池更能抵抗杂质，科学家们认为它们甚至可以对煤炭进行内部重整，假设它们可以抵抗由煤炭转化产生的硫和颗粒等杂质，煤炭是一种更脏的化石燃料比许多其他来源，变成氢气。或者，由于MCFC需要将CO2与氧化剂一起输送到阴极，因此它们可用于从其他化石燃料发电厂的烟气中电化学分离二氧化碳以进行封存。当前MCFC技术的主要缺点是耐用性。这些电池运行的高温和使用的腐蚀性电解质会加速组件的损坏和腐蚀，从而缩短电池寿命。科学家们目前正在探索用于组件的耐腐蚀材料以及燃料电池设计，以增加电池寿命而不降低性能。

德国公司MTUFriedrichshafen在2006年的汉诺威博览会上展示了MCFC。该装置重2吨，可以利用包括沼气在内的各种气体燃料产生240kW的电力。如果以天然气等含碳燃料为燃料，废气中将含有二氧化碳，但与使用船用燃料的柴油发动机相比，排放量将减少50%。排气温度为400°C，足以用于许多工业过程。另一种可能性是通过蒸汽轮机产生更多电力。根据原料气类型，电效率在12%到19%之间。蒸汽涡轮机可以将效率提高多达24%。该装置可用于热电联产。