直接碳氫化合物固體氧化物重組能得到燃料電池，具有能量密度高和運行成本低等特點。
基本介紹
- 中文名：碳氫化合物重組
- 套用領域：能量領域
- 特點：能量密度高和運行成本低
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研究背景
氫能是理想的清潔能源， 燃料電池是將氫能高效地轉化成電能的最佳方式。但目前氫的主要來源還是碳氫化合物(例如天然氣重整)，這種得到氫的過程不可避免地要產生CO2 ；同時， 考慮到成本、技術和社會接受程度等因素， 氫能時代還遠遠沒有到來。這也成為限制氫燃料電池的推廣和使用的重要原因之一。
並不是所有的燃料電池都一定要採用氫氣作燃料。固體氧化物燃料電池(SOFC)在高溫下(600 —800 ℃)工作， 可採用廉價的碳氫化合物(如天然氣等)作燃料。雖然其反應產物中有二氧化碳， 但在高效、廉價地得到電能方面， 與傳統的發電方式相比，SOFC 潛在有巨大的競爭力。特別是在靈活的小規模發電系統中， 例如分散式發電系統， 其效率要高於燃氣輪機。此外， 燃料電池噪音污染小等特點也使其能在更廣泛的領域得到套用。
最新研究
SOFC 使用碳氫化合物燃料時， 一般先將燃料進行重整， 具體方式可分為外重整和內重整。外重整需要採用特別的重整設備， 將碳氫化合物重整成H2 和CO 的混合氣後輸入SOFC 中， 這增加了設備的複雜性。內重整是將碳氫化合物燃料與大量的水蒸汽混合後直接輸入SOFC 中， 利用SOFC 的高溫在SOFC 內部實現重整反應。這消除了外部重整設備的複雜性， 但大量的水蒸汽進入SOFC 會降低SOFC 的開路電壓， 影響SOFC 的工作效率。為解決上述問題， 直接碳氫化合物固體氧化物燃料電池的概念被提了出來， 並且成為國際上SOFC 研究的一個熱點。
直接碳氫化合物固體氧化物燃料電池(directhydrocarbon solid oxide fuel cell ， D-HC SOFC)主要是相對於使用經過重整的碳氫化合物燃料的SOFC 提出來的。D-HC SOFC 定義為:將不加水蒸汽或加入少量水蒸汽的碳氫化合物燃料直接使用的SOFC。這裡“加入少量” 的意思是指採用非常簡單的手段和無需特別的設施對燃料進行加濕， 如使燃料氣體在進入SOFC 前通過處於室溫下的水進行“鼓泡” ， 燃料中就會含有約3 %的水。
優點
較之使用重整碳氫化合物燃料， 直接碳氫化合物SOFC 有很多好處:首先它結構簡單， 省去了複雜的重整設備；由於沒有使用大量的水蒸汽， 它的理論效率比使用重整燃料的更高；由於碳氫化合物燃料的能量密度比氫氣燃料的高很多， 加上省去了複雜的重整設施，D-HC SOFC 發電系統的體積能量密度和重量能量密度會很高， 在攜帶型電源、備用電源、輔助電源和分散式電站等套用方面具有很大的優越性。然而， 碳氫化合物的分子比氫氣大得多且結構複雜， 反應活性較差， 涉及到的反應也比較複雜。SOFC 在高溫下工作， 而碳氫化合物在高溫下容易發生裂解反應產生積碳， 這是D-HC SOFC 面臨的主要問題， 需要得到很好的解決。
