甲醇富氫燃料化學(xué)式,甲醇富氫燃料化學(xué)式是什么
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最適合汽車使用的燃燒電池是什么?
使用在汽車中最為廣泛的是氫燃料電池。
燃料電池不受卡諾循環(huán)的限制,所用的燃料為氫氣、甲醇和烴類等富氫物質(zhì),環(huán)境性能好。
燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置,它是按電化學(xué)原理,即原電池工作原理,等溫的把貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,因而實(shí)際過程是氧化還原反應(yīng)。燃料電池主要由四部分組成,即陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。燃料氣和氧化氣分別由燃料電池的陽(yáng)極和陰極通入。燃料氣在陽(yáng)極上放出電子,電子經(jīng)外電路傳導(dǎo)到陰極并與氧化氣結(jié)合生成離子。離子在電場(chǎng)作用下,通過電解質(zhì)遷移到陽(yáng)極上,與燃料氣反應(yīng),構(gòu)成回路,產(chǎn)生電流。
熔融電池特點(diǎn)?
l)陰、陽(yáng)極的活性物質(zhì)都是氣體,電化學(xué)反應(yīng)需要合適的氣/固/液三相界面。因此,陰、陽(yáng)電極必須采用特殊結(jié)構(gòu)的三相多孔氣體擴(kuò)散電極,以利于氣相傳質(zhì)、液相傳質(zhì)和電子傳遞過程的進(jìn)行;
(2)兩個(gè)單電池間的隔離板,既是電極集流體,又是單電池間的連接體。它把一個(gè)電池的燃料氣與鄰近電池的空氣隔開,因此,它必須是優(yōu)良的電子導(dǎo)體并且不透氣,在電池工作溫度下及熔融碳酸鹽存在時(shí),在燃料氣和氧化劑的環(huán)境中具有十分穩(wěn)定的化學(xué)性能。此外,陰陽(yáng)極集流體不僅要起到電子的傳遞作用,還要具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu),為空氣和燃料氣流提供通道;
?。?)單電池和氣體管道要實(shí)現(xiàn)良好的密封,以防止燃料氣和氧化劑的泄漏。當(dāng)電池在高壓下工作時(shí),電池堆應(yīng)安放在壓力容器中,使密封件兩側(cè)的壓力差減至最??;
(4)作為聚合物電池,熔融態(tài)的電解質(zhì)必須保持在多孔惰性基體中,它既具有離子導(dǎo)電的功能,義有隔離燃料氣和氧化劑的功能,在4KPa或更高的壓力差下,氣體不會(huì)穿透。
在實(shí)用的MCFC中,燃料氣并不是純的氫氣,而是由天然氣、甲醇、石油、石腦油和煤等轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的富氫燃料氣。陰極氧化劑則是空氣與二氧化碳的混合物,其中還含有氮?dú)?。因此,轉(zhuǎn)化器是MCFC系統(tǒng)的重要組成部分,目前有內(nèi)部轉(zhuǎn)化和外部轉(zhuǎn)化兩種方式。內(nèi)部轉(zhuǎn)化又區(qū)分為直接內(nèi)部轉(zhuǎn)化和間接內(nèi)部轉(zhuǎn)化。
燃料電池是如何分類的?
根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn),燃料電池大體可分為以下4類:
(1)根據(jù)燃料電池的運(yùn)行機(jī)理的不同,分為酸性燃料電池和堿性燃料電池。
(2)電解質(zhì)主要有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)。據(jù)此,燃料電池可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)等。在燃料電池中,磷酸燃料電池(PAFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)可以冷啟動(dòng)和快啟動(dòng),可以用作移動(dòng)電源,競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)。
(3)按照燃料類型的不同,有氫氣、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有機(jī)燃料,汽油、柴油和天然氣等氣體燃料。有機(jī)燃料和氣體燃料必須經(jīng)過重整器“重整”為氫氣后,才能成為燃料電池的燃料。
(4)按照燃料電池工作溫度分,有低溫型,溫度低于200℃;中溫型,溫度為200℃~750℃;高溫型,溫度高于750℃。
在常溫下工作的燃料電池,例如質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),這類燃料電池需要采用貴金屬作為催化劑。燃料的化學(xué)能絕大部分都能轉(zhuǎn)化為電能,只產(chǎn)生少量的廢熱和水,不產(chǎn)生污染大氣環(huán)境的氮氧化物。不需要廢熱能量回收裝置,體積較小,質(zhì)量較輕。但催化劑鉑(Pt)會(huì)與工作介質(zhì)中的一氧化碳(CO)發(fā)生作用后產(chǎn)生“中毒”現(xiàn)象而失效,使燃料電池效率降低或完全損壞。而且鉑(Pt)的價(jià)格很高,增加了燃料電池的成本。
另一類是在高溫(600℃~1000℃)下工作的燃料電池,例如熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC),這類燃料電池不需要采用貴金屬作為催化劑。但由于工作溫度高,需要采用復(fù)合廢熱回收裝置來利用廢熱,體積大,質(zhì)量重,只適合用于大功率的發(fā)電廠中。
綜合起來看,最實(shí)用的燃料電池是氫或含富氫的氣體燃料,但是在自然界是不能直接獲得燃料電池氫的;通常是以石油燃料、甲醇、乙醇、沼氣、天然氣、石腦油或煤氣為原料,經(jīng)過重整、裂解等化學(xué)處理后來制取含富氫的氣體燃料。氧化劑則采用氧氣或空氣,最常見的是用空氣作為氧化劑。
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