科学家找到新的直接碳燃料电池原料
时间:2017-12-07

  科学家发现新的直接碳燃料电池材料

  仅在英国,家具行业每年就会丢弃10万吨以上的中密度纤维板,但现在正在使用这些废弃纤维板。据“新科学家”最近的一份报告,废弃纤维板可以转化为电力而不燃烧。这种微能发电技术可以帮助工厂减少外部电力的消耗,并且更容易地储存生产过程中产生的排放。

  随着近30年来建材行业的快速发展,数以万计的中密度纤维板进入市场,这种纤维板价格低廉,灵活性好,不会像木头一样破裂,因此成为家具制造业中最受欢迎的材料之一。

  英国圣安德鲁斯大学的约翰·欧文(John Owen)及其团队表示,中密度纤维板(MDF)能够以最小的修改为直接碳燃料电池(DCFC)提供动力。直接碳燃料电池是一种高效清洁的燃料电池技术,其原理是碳和氧气不经气化和重整可直接产生电化学反应,效率高达80%,燃料利用率约为100%。

  由于直接碳燃料电池不浪费余热,效率高达内燃机的两倍。已经开发了各种使用熔融碳酸盐,熔融氢氧化物和固体氧化物作为电解质的直接碳燃料电池。虽然直接碳燃料电池也释放出二氧化碳,但气体是以干净的方式释放出来的,不会像氮气和其他废物一样燃烧含碳燃料的排放物,大大降低了碳捕获的难度,也避免了污染对大气的氛围,对污染物的控制和节能减排意义重大。

  Irvine和他的团队首先在500°C氮气氛下处理中密度纤维板切丝条,以去除水蒸气和其他挥发性气体。欧文表示,这种低成本的工艺将使中密度纤维板更紧凑,轻便,易于到达需要的地方。研究人员然后将处理过的纤维板干燥成粉末,将其与锂和碳酸钾混合,并将其用作燃料电池电解质。在500℃和800℃之间的温度下,这些混合物将使中密度纤维板中的碳与注入到电池中的氧结合产生二氧化碳并使电子电离以产生期望的电流。

  得到的电池在每平方厘米200毫安的电流密度下提供每平方厘米100毫瓦的能量,这意味着边长为10厘米的正方形电池可以在20安培的电流下工作。产生2伏的电压。这与其他类型的直接碳燃料电池相似,可用于大型发电厂。

  尽管荷兰Delft技术大学的Cashermos同意这项研究,但直接碳燃料电池未来的主要作用可能是化学分解天然气生产氢气,并为其他类型的燃料提供后期能源消耗燃料电池剩余的碳。但是,中密度纤维板废料等小规模能源的使用仍然可以在市场上找到发展的空间。

  同时,Kasheems也希望看到更多有关中密度纤维板的数据。他认为,该团队刚刚表明,纤维板的数量是非常充足的,研究人员还需要进一步量化真实的数据来支持研究。

  哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院曹殿学教授认为,寻找新的直接碳燃料电池的原材料是这种燃料电池技术成功的一个重要方面。他还就欧文团队在非传统能源创新方面的意见表示了意见。

  新科学家报告原文(英文)