Piles à combustible haute température à carbonate fondu mises à l'échelle

Énergie de pile à combustible (FCE) développe des piles à combustible à haute température qui peuvent fonctionner avec des centrales au gaz naturel et au charbon pour améliorer l'efficacité et une énergie plus propre. L'entreprise basée dans le Connecticut a développé un nouveau type de pile à combustible qui utilise des électrolytes de carbonate fondu. Cette cellule électrochimique peut capturer le CO2 des gaz de combustion d'une centrale électrique tout en générant de l'électricité supplémentaire à partir du gaz naturel, du charbon ou d'autres combustibles. La société possède plus de 100 brevets américains sur les piles à combustible, des partenaires de renom et un cours boursier en flèche. Ce qu'elle n'a pas encore, ce sont des bénéfices ou un projet phare qui montre que sa technologie est payante à l'échelle commerciale.

Une pile à combustible est un dispositif qui génère de l'électricité par une réaction électrochimique, et non par combustion. Certains prétendent que produire de la chaleur à partir d'hydrogène sans combustion est unique ou magique.

Les solutions énergétiques réelles ont mesuré des mesures pour déterminer s'il est économique de remplacer l'ensemble du brûleur à charbon ou d'ajouter la pile à combustible à côté de la centrale à charbon. Les piles à combustible à carbonate fondu sont clairement définies en termes de science, d'ingénierie, d'économie et d'évolutivité. Certains prétendants ne sont pas définis et ne réalisent pas d'études de conception et de coûts transparentes et ne s'efforcent pas de clarifier les avantages potentiels réels.

Les piles à combustible à carbonate fondu (MCFC) sont des piles à combustible à haute température qui fonctionnent à des températures de 600 °C et plus.

Les piles à combustible à carbonate fondu (MCFC) ont été développées pour le gaz naturel, le biogaz (produit à la suite de la digestion anaérobie ou de la gazéification de la biomasse) et les centrales électriques au charbon pour les applications électriques, industrielles et militaires. Les MCFC sont des piles à combustible à haute température qui utilisent un électrolyte composé d'un mélange de sels de carbonate fondus en suspension dans une matrice céramique poreuse et chimiquement inerte d'électrolyte solide bêta-alumine (BASE). Puisqu'ils fonctionnent à des températures extrêmement élevées de 650 ° C (environ 1,200 XNUMX ° F) et plus, les métaux non précieux [douteux - discuter] peuvent être utilisés comme catalyseurs à l'anode et à la cathode, réduisant ainsi les coûts.

L'amélioration de l'efficacité est une autre raison pour laquelle les MCFC offrent des réductions de coûts significatives par rapport aux piles à combustible à acide phosphorique (PAFC). Les piles à combustible à carbonate fondu peuvent atteindre des rendements approchant 60%, considérablement plus élevés que les rendements de 37 à 42% d'une usine de piles à combustible à acide phosphorique. Lorsque la chaleur perdue est captée et utilisée, le rendement énergétique global peut atteindre 85 %

Conception et optimisation tricritère d'un système énergétique à base de MCFC avec production et injection d'hydrogène : un effort pour minimiser l'émission de carbone

La menace d'épuisement rapide des réserves de combustibles fossiles et le rejet de polluants dus à l'épuisement de ces ressources ont eu des conséquences catastrophiques pour l'écosystème. L'utilisation de systèmes énergétiques efficaces, la récupération de la chaleur résiduelle de ces systèmes et la diminution des cycles d'émission de dioxyde de carbone constituent une approche pour éviter cette menace imminente dans ce contexte. Il est proposé dans cet article d'utiliser l'électricité générée par le cycle de puissance d'absorption de fond pour créer de l'hydrogène à utiliser dans un système énergétique à base de pile à combustible à carbonate fondu. Le système est appelé quasi-zéro carbone car l'utilisation efficace de la chaleur perdue permet une utilisation maximale d'hydrogène et minimale d'hydrocarbures. Le concept du cycle de carbone proche de zéro est exploré du point de vue de la technologie, de l'économie et de l'environnement. Il est nécessaire de faire une optimisation multicritères pour établir le point de fonctionnement optimal du système considéré afin de réduire les coûts et les émissions de CO2 tout en augmentant simultanément l'efficacité. Une analyse paramétrique est effectuée pour découvrir les paramètres de conception importants qui ont un impact sur les performances du système considéré. Parmi les facteurs étudiés figurent le facteur d'utilisation du combustible, la densité de courant, la température de la cheminée (Tstack) et le rapport vapeur/carbone (rsc). Après enquête, il a été découvert que le système suggéré avait une efficacité énergétique et exergétique d'environ 66.21% et 59.5%, respectivement. Selon les résultats de l'analyse d'exergie, le MCFC et la postcombustion se classent au premier rang en termes de destruction d'exergie (93.12 MW et 22.4 MW, respectivement). Les résultats de l'optimisation à trois objectifs révèlent également que le point de solution le plus optimal a une efficacité exergétique de 59.5 %, un taux de coût total de 11.7 ($/gigajoule) et une émission de CO2 de 0.58 tonne/MWh.