液态锑金属阳极直接碳燃料电池反应机理研究

基本信息
批准号:51476092
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:史翊翔
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王洪建,李汶颖,王雨晴,王茜,曹天宇,朱炫灿,罗宇,林斌
关键词:
性能调控反应机理液态锑金属阳极传递过程直接碳燃料电池
结项摘要

Liquid Antimony(Sb)direct carbon fuel cell can effectively improve the contact between solid carbon fuel and the anode to directly convert carbon fuel into power, which is a promising technology for releasing the oil and gas resource rely and promoting the biomass/coal based solid carbon high efficiently conversion and utilizationconversion. In this project, the formation and transportation of the reaction active sites within the liquid antimony anode, as well as the influence of working condition and interface condition on fuel cell operation are studied. The impact mechanism of intermediate product CO during carbon conversion on performance characteristics,the coupling mechanism between instance transport properties and their chemical reactions are explored. Then, the elementary reaction level model and the elementary reaction database for liquid Sb anode direct carbon fuel cell are developed and comprehensively validated to make sure the anodic reaction rate controlling steps can then be clarified by integrating the systematical experimental tests. The proposed project can be the theoretical foundation for the development and optimization of novel liquid Sb anode direct carbon fuel cell.

液态锑金属电极直接碳燃料电池能够有效促进固体碳燃料与阳极的接触,将廉价易得的生物质、煤基固体碳燃料化学能高效转化为电能,对缓解我国油气资源紧张现状、促进生物质及煤基固体燃料的高效清洁利用具有重要的科学价值与战略意义。本项目研究液态锑阳极内部反应活性界面生成与迁移机制,揭示界面形貌、阳极层厚度、碳燃料结构、载气种类以及操作条件参数对电池性能特性的综合影响规律,测试碳燃料转化中间产物CO以及碳燃料在液态锑阳极内部的化学反应及电化学反应动力学特性,阐明燃料化学反应、燃料输运以及电极物质输运过程耦合特性。在此基础上建立并全面验证液态锑阳极直接碳燃料电池反应机理模型及基元反应动力学数据库,明确液态锑阳极直接碳燃料电池反应速率控制步骤,掌握基于界面微观结构调控的液态锑阳极性能促进机制及操作条件优化策略,为新型液态锑阳极直接碳燃料电池开发及性能优化奠定一定的理论基础。

项目摘要

液态锑金属电极直接碳燃料电池能够有效促进固体碳燃料与碳转化电极间的接触,直接将廉价易得的煤基固体碳燃料化学能高效转化为电能。直接碳燃料电池的开发对缓解我国油气资源紧张的现状,促进煤基固体燃料的高效清洁利用具有重要的科学技术价值;对降低CO2捕集能耗,推进国家能源技术进步具有重要的战略意义。本项目依托氧化锆基固体氧化物电解质研究液态锑阳极内部反应活性界面生成与迁移机制,揭示了界面形貌、阳极层组分分布、碳燃料种类以及操作条件(温度、电压、放电时间)等对燃料电池电池性能特性的综合影响规律;测试了碳燃料在液态锑阳极内部的化学反应及电化学反应动力学特性;阐明了燃料化学反应、燃料输运以及电极物质输运过程耦合特性。研究明确了液态锑阳极直接碳燃料电池反应速率控制步骤,掌握了液态锑阳极在线性能促进机制方法,开拓了直接碳燃料电池批次化制造方法,为新型液态锑阳极直接碳燃料电池开发及性能优化奠定了理论基础,充实了技术储备。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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