新型陶瓷膜燃料電池應用前景廣闊
我國“863”計劃固體氧化物燃料電池(SOFC)項目負責人、中國科技大學教授孟廣耀近日在接受記者專訪時透露:我國固體氧化物燃料電池研究已經(jīng)取得突破性進展,處于國際領先地位。
孟廣耀介紹說,牽頭承擔這項課題研究的中國科技大學固體化學和無機膜研究所經(jīng)過對新型中溫固體氧化物陶瓷膜燃料電池的長期研制,把陶瓷膜制備技術開拓應用于SOFC的制作,把通常SOFC的高溫(1000~900℃)拓延到中溫階段(700~500℃)。目前這項研究已經(jīng)申報了11國家發(fā)明專利,其中4項已獲授權(quán)。
據(jù)專家介紹,燃料電池是舉世公認的高效、便捷及有益于環(huán)境的綠色能源裝置。它利用物質(zhì)發(fā)生化學反應時釋放的能量直接將其變換為電能,工作時需要連續(xù)不斷地向其供給活物質(zhì)——燃料與氧化劑。因為是將燃料通過化學反應釋放出能量變?yōu)殡娔茌敵?,所以被稱為“燃料電池”。燃料電池是利用水的電解的逆反應的“發(fā)電機”,由正極、負極和夾在中間的電解質(zhì)構(gòu)成,其中負極供給燃料、正極提供氧化劑。中間是電解質(zhì),如果電解質(zhì)是固體,就被稱為固體氧化物燃料電池,即SOFC。
據(jù)了解,普通的錳干電池的化學反應物是事先存放在電池內(nèi)部的,電池向外供電時,反應物質(zhì)被消耗卻得不到補充,反應物質(zhì)一旦消耗空,電池就不能再繼續(xù)供電;對于蓄電池而言,則必須充入反向電流使其反應物質(zhì)得到恢復,才能繼續(xù)工作。燃料電池則不同,因為氧化劑是從外部輸入的,只要它們得到了不斷的供給,燃料電池就可以源源不斷地向外供電。
孟教授介紹說,高溫固體氧化物燃料電池直接把化學能轉(zhuǎn)化為電能,不經(jīng)過中間環(huán)節(jié),減少能量的損失,發(fā)電效率達45%以上,總發(fā)電率可達到85%以上。燃料使用面廣,余熱利用率高。他同時還指出,這種電池由于電解質(zhì)電導率不高,必須在高溫下操作,連接密封材料必須使用鉑等稀貴金屬,電池成本隨之大大增加。
據(jù)介紹,目前中國科技大學無機膜研究所已經(jīng)研制成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池,是一種以陶瓷膜作為電解質(zhì)的燃料電池。電池部件薄膜化以后,降低了電池的內(nèi)阻,提高了有用功率的輸出,從而不需要高溫的條件實現(xiàn)了中溫化,操作溫度降到700~500℃。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優(yōu)點,同時降低了成本。
這種新型陶瓷膜燃料電池具有廣闊的應用前景。孟廣耀說,這種燃料電池將是政府機關、銀行、醫(yī)院等重要單位的高可靠性備用電源,同時也可以在我國廣大的山區(qū)、海島、高原、邊防哨所等電網(wǎng)難以到達的地方使用。