Μελέτη ανοδικών ηλεκτροδίων για χρήση σε κυψέλες καυσίμου απευθείας τροφοδοσίας με άνθρακα

Abstract

Στην παρούσα μελέτη εξετάστηκε η χρήση του Cο-CeO2 ως υλικό ανόδου σε κυψέλη καυσίμου τύπου SOFC, με άμεση τροφοδοσία άνθρακα (DCFC). Καθώς η κυψέλη καυσίμου λειτουργούσε ως αντιδραστήρας μεμβράνης πραγματοποιήθηκαν 7 είδη πειραμάτων. Αρχικά εξετάστηκε η επίδραση της σύστασης της ανόδου (20, 40 και 60 wt.% Co/CeO2) σε τρεις διαφορετικές θερμοκρασίες, 700, 750 και 800°C, υπό ροή He. Στη συνέχεια εξετάστηκε η επίδραση του φέροντος αερίου (He ή CO2) στην απόδοση της κυψέλης, χρησιμοποιώντας ως άνοδο 20 wt% Co/CeO2, στους 700, 750 και 800oC. Έπειτα μελετήθηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του CO2 στους 750 °C με χρήση της βέλτιστης ανόδου (20 wt.% Co/CeO2) και παράγοντα αεριοποίησης (CO2). Η επίδραση της ογκομετρικής παροχής του αερίου τροφοδοσίας (100% CO2), που κυμάνθηκε απο 10 έως 70 cm3/min, στην απόδοση της κυψέλης στους 750°C διερευνήθηκε μετέπειτα. Καταλύτης 400mg 20% Co/CeO2 προστέθηκε στα 800 mg λιγνίτη , προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση του στην απόδοση της κυψέλης τόσο υπό τη ροή He όσο και υπό τη ροή CO2. Στη συνέχεια ένα ευτηκτικό μίγμα ανθρακικών αλάτων λιθίου και καλίου (62 mol% Li2CO3 + 38 mol% K2CO3) αναμίχθηκαν με λιγνίτη σε αναλογία βάρους άνθρακα/ανθρακικών αλάτων 4:1, προκειμένου να μελετηθεί και η επίδραση των τετηγμένων ανθρακικών αλάτων στην απόδοση της κυψέλης. Τέλος μελετήθηκε η προσθήκη καταλύτη 400mg 20% Co/CeO2 σε συνδυασμό με προσθήκη ευτηκτικού μίγματος ανθρακικών αλάτων λιθίου και καλίου (62 mol% Li2CO3 + 38 mol% K2CO3) στην απόδοση της κυψέλης. Τα αποτελέσματα ερμηνεύονται με βάση την ηλεκτροχημική συμπεριφορά της κυψέλης.