[发明专利]直接碳燃料电池

说明书

技术领域

本发明直接用碳为燃料的直接碳燃料电池。

背景技术

湖北省科技信息研究院，湖北省生产力促进中心，中国科学院武汉文献情报中心，“情报与决策一高新技术发展动态监测”2005年11月25日第11期专题报导：“美国研究机构SRI International正在开发一种直接碳燃料电池(DCFC)技术...能够把煤中蕴藏的化学能直接转化成电能，不必进行气化。它的燃料效率是目前的燃煤电厂的两倍，从而降低了二氧化碳排放量。它还能以具有竞争力的成本，从煤、焦炭、焦油、生物质和有机废物等多种燃料发电。该公司表示。“这种一步式、清洁高效的能量转化工艺，通过碳的电气化学氧化把粉煤(和其它含碳燃料)中的化学能直接转变为电能。”(来源：http://www.esmchina.com/ART 8800065072 617671.HTM)。直接碳燃料电池是美国国家能源的一个重要举措。从2003年美国国家能源部项目全面启动以来，获得飞快的发展。美国Lawrence Livermore National Laboratory国家实验室，用熔融碳酸盐为电解质做出的直接碳燃料电池，在850℃以上达到0.1W/cm²左右(http://www-cms.llnl.gov/s-t/carbon con.html)。在美国直接碳燃料电池2005大会上(Direct Carbon fuel cell Workshop Nov，14，2005)，美国ScientificApplication & Research Associates(SARA，)公司Dr.E.Patton报道用熔融氢氧化物(LiOH-KOH)为电解质的直接碳燃料电池获得接近0.1W/cm2；以及CellTeck Power公司和SRI用YSZ(铱稳定的二氧化锆)氧化物为电解质的在900℃以上达到0.12W/cm2可代表美国直接碳燃料电池研究的高水平。

但是，我们从上述信息看到，目前直接碳燃料电池的研究存在两大不足之处：1)实施温度过高。要使碳直接转化为电能，需要把直接碳燃料电池加温到850-900℃。2)功率低。0.1-0.15瓦/平方厘米。从而大大限制了直接碳燃料电池的实用范围和商业化进程。另外，我国的能源形势非常严峻，直接威胁国家经济安全。石油天然气人均剩余可采量仅有世界平均水平的7.7和7.1％！而另一方面，能源浪费惊人，利用率只有33％，比国际先进水平低10％。全国人大副委员长李铁映8月25日在第十届全国人大常委会第23次会议指出，我国以煤炭为主要能源，可是煤炭、石油和天然气可开采年限分别只有80、15和30年，而世界平均水平为230、45和61年。所以开发直接碳燃料电池实现对煤炭的高效率电能转化，意义非常重大！

发明内容

本发明的目的是：提供一种直接以碳或碳复合材料为阳极、以金属氧化物为阴极、以中低温氧化铈单相或两相复合材料为电解质的直接碳燃料电池。

具体的技术方案如下：

直接碳燃料电池为粉末成型扣式电池，电解质在中间，两侧分别为阳极和阴极，所述电解质为氧化铈单相或两相复合材料压制成的片状材料，阳极和阴极分别为由粉料压制成的薄片。