理论教育 燃料适应性测试:DME+空气与H2/N2作为燃料的比较分析

燃料适应性测试:DME+空气与H2/N2作为燃料的比较分析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:图10.13显示了550℃下使用DME+空气混合气作燃料电池的性能。DME流速固定在85mL/min,过量空气系数分别为0.1、0.2、0.3和0.4,SOFC中没有重整气燃料的直接使用将大大简化系统,这对SOFC是重要的,尤其在便携和运输应用方面。如图10.13所示,使用DME+空气作燃料比使用H2/N2作燃料使电池性能更高,而且工作过程无积碳。图10.14显示了气相色谱分析的DME转化率和尾气成分,DME转化率和CO2含量随过量空气系数增加。这些结果说明微管电池用于直接燃料的工作具有很高的可能性。

燃料适应性测试:DME+空气与H2/N2作为燃料的比较分析

与其他燃料电池相比,SOFC的显著优点之一为其与许多不同种类的燃料兼容,使用实际燃料如LPG和DME(其易于处理和存储在便携瓶里)评价了单电池。

图10.11对比了使用H2/N2(1∶1)混合气或模拟重整气的电池的性能。依据LPG催化不完全氧化(CPOX)重整的初步实验,模拟重整气的组分为:32%H2、13%CO、5%CO2和50%N2。如图10.11所示,在较低电流密度下电池性能的差别较小,但是在600℃和700℃温度、较高电流密度下使用重整气的性能较低,随工作温度的升高差别越加明显。为了弄清造成电池性能差别的原因,在700℃、0.8A/cm2电流密度下测试了阻抗谱(见图10.12),模拟重整气上的电极电阻高于H2/N2上的,从而认为该差别由高电流密度区CO自阳极迁移的阻力所致,因此我们现在正尽力改善阳极性能。

图10.13显示了550℃下使用DME+空气混合气作燃料电池的性能。DME流速固定在85mL/min,过量空气系数(空气—燃料比/理论空气—燃料比)分别为0.1、0.2、0.3和0.4,SOFC中没有重整气燃料的直接使用将大大简化系统,这对SOFC是重要的,尤其在便携和运输应用方面。DME是一种有吸引力的燃料,因为它非常活泼、容易液化和储存。如图10.13所示,使用DME+空气作燃料比使用H2/N2作燃料使电池性能更高,而且工作过程无积碳。图10.14显示了气相色谱分析的DME转化率尾气成分(水含量没有测试),DME转化率和CO2含量随过量空气系数增加。因此通过使用DME+空气混合气取得性能提高可能是由DME的分解和燃烧所致的电池表面温度升高的结果(炉子温度保持在550℃)。这些结果说明微管电池用于直接燃料的工作具有很高的可能性。

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图10.11 H2/N2和模拟重整气上测试的I-V曲线

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图10.12 H2/N2和模拟重整气上测试的阻抗

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图10.13 550℃下在DME+空气混合气作燃料时测试的I-V曲线

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图10.14 二甲醚+空气混合气作燃料时测试的二甲醚转化率和尾气成分

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