Células a Combustível de Carbonato Fundido de Alta Temperatura Chegando à Escala

Energia de Célula de Combustível (FCE) está desenvolvendo células de combustível de alta temperatura que podem trabalhar com gás natural e usinas de carvão para melhorar a eficiência e energia mais limpa. A empresa sediada em Connecticut desenvolveu um novo tipo de célula de combustível que usa eletrólitos de carbonato fundido. Esta célula eletroquímica pode capturar CO2 do gás de combustão de uma usina enquanto gera eletricidade adicional a partir de gás natural, carvão ou outros combustíveis. A empresa tem mais de 100 patentes de células de combustível nos EUA, parceiros de renome e um preço de ações em alta. O que ela ainda não tem são lucros ou um projeto de destaque que mostre que sua tecnologia compensa em escala comercial.

Uma célula de combustível é um dispositivo que gera eletricidade através de uma reação eletroquímica, não de combustão. Há quem afirme que produzir calor a partir do hidrogênio sem combustão é algo único ou mágico.

As soluções de energia reais mediram métricas para determinar se são econômicas para substituir todo o queimador de carvão ou adicionar a célula de combustível ao lado da usina de carvão. As células de combustível de carbonato fundido são claramente definidas em termos de ciência, engenharia, economia e escalabilidade. Existem pretendentes que não estão definidos e não estão realizando estudos de engenharia e custos transparentes e não estão trabalhando para esclarecer os reais benefícios potenciais.

As células de combustível de carbonato fundido (MCFCs) são células de combustível de alta temperatura que operam a temperaturas de 600 ° C e acima.

As células de combustível de carbonato fundido (MCFCs) foram desenvolvidas para gás natural, biogás (produzido como resultado de digestão anaeróbica ou gaseificação de biomassa) e usinas de energia baseadas em carvão para aplicações elétricas, industriais e militares. Os MCFCs são células de combustível de alta temperatura que usam um eletrólito composto por uma mistura de sal de carbonato fundido suspenso em uma matriz cerâmica porosa e quimicamente inerte de eletrólito sólido de beta-alumina (BASE). Como eles operam em temperaturas extremamente altas de 650 °C (aproximadamente 1,200 °F) e acima, metais não preciosos [duvidos – discuta] podem ser usados ​​como catalisadores no ânodo e no cátodo, reduzindo custos.

A eficiência aprimorada é outra razão pela qual os MCFCs oferecem reduções de custo significativas em relação às células de combustível de ácido fosfórico (PAFCs). As células de combustível de carbonato fundido podem atingir eficiências próximas a 60%, consideravelmente mais altas do que as eficiências de 37 a 42% de uma planta de células de combustível de ácido fosfórico. Quando o calor residual é capturado e usado, a eficiência geral do combustível pode chegar a 85%

Projeto e otimização tri-critério de um sistema de energia baseado em MCFC com produção e injeção de hidrogênio: um esforço para minimizar a emissão de carbono

A ameaça de esgotamento rápido das reservas de combustíveis fósseis e a descarga de poluentes devido ao esgotamento desses recursos teve consequências catastróficas para o ecossistema. O uso de sistemas de energia eficientes, a recuperação de calor residual desses sistemas e a diminuição dos ciclos de emissão de dióxido de carbono é uma abordagem para evitar essa ameaça iminente nesse contexto. Propõe-se neste artigo utilizar a eletricidade gerada pelo ciclo de energia de absorção de fundo para criar hidrogênio para uso em um sistema de energia baseado em células de combustível de carbonato fundido. O sistema é chamado de carbono próximo de zero, uma vez que a utilização eficiente do calor residual permite o uso máximo de hidrogênio e combustível de hidrocarboneto mínimo. O conceito de ciclo de carbono próximo de zero está sendo explorado do ponto de vista da tecnologia, economia e meio ambiente. É necessário fazer uma otimização multicritério para estabelecer o ponto de operação ótimo do sistema em consideração para reduzir custos e emissões de CO2 e, ao mesmo tempo, aumentar a eficiência. Uma análise paramétrica é realizada para descobrir os parâmetros de projeto importantes que afetam o desempenho do sistema em consideração. Incluídos entre os fatores sob investigação estão o fator de utilização de combustível, densidade de corrente, temperatura da chaminé (Tstack) e a razão vapor/carbono (rsc). Após investigação, descobriu-se que o sistema sugerido tinha uma eficiência energética e exergética em torno de 66.21% e 59.5%, respectivamente. De acordo com os resultados da análise de exergia, o MCFC e o pós-combustor foram os mais bem classificados em termos de destruição de exergia (93.12 MW e 22.4 MW, respectivamente). Os resultados da otimização tri-objetivo também revelam que o ponto de solução mais ideal tem uma eficiência exergética de 59.5%, uma taxa de custo total de 11.7 ($/gigajoule) e emissão de CO2 de 0.58 ton/MWh.