Pile de combustie cu carbonat topit la temperatură ridicată ajung la scară

Energie pentru celule de combustie (FCE) dezvoltă celule de combustie de înaltă temperatură care pot funcționa cu centrale pe gaz natural și pe cărbune pentru a îmbunătăți eficiența și o energie mai curată. Firma din Connecticut a dezvoltat un nou tip de celulă de combustie care utilizează electroliți de carbonat topit. Această celulă electrochimică poate capta CO2 din gazele de ardere ale unei centrale electrice în timp ce generează energie electrică suplimentară din gaz natural, cărbune sau alți combustibili. Compania deține peste 100 de brevete americane pentru pile de combustibil, parteneri de renume și un preț al acțiunilor în creștere. Ceea ce nu are încă sunt profituri sau un proiect marcant care arată că tehnologia sa dă roade la scară comercială.

O pilă de combustibil este un dispozitiv care generează electricitate printr-o reacție electrochimică, nu prin ardere. Există unii care susțin că producerea de căldură din hidrogen fără ardere este unică sau magică.

Soluțiile de energie reală au măsurători măsurate pentru a determina dacă sunt economice pentru a înlocui întregul arzător de cărbune sau pentru a adăuga celula de combustibil de-a lungul centralei pe cărbune. Pilele de combustibil cu carbonat topit sunt clar definite în termeni de știință, inginerie, economie și scalabilitate. Există pretendenți care nu sunt definiți și nu efectuează studii de inginerie transparente și studii de cost și nu lucrează pentru clarificarea beneficiilor potențiale reale.

Pilele de combustibil cu carbonat topit (MCFC) sunt pile de combustibil de înaltă temperatură care funcționează la temperaturi de 600 °C și peste.

Pilele de combustibil cu carbonat topit (MCFC) au fost dezvoltate pentru gaze naturale, biogaz (produs ca urmare a digestiei anaerobe sau gazificării biomasei) și centrale electrice pe bază de cărbune pentru aplicații electrice, industriale și militare. MCFC-urile sunt pile de combustie de înaltă temperatură care utilizează un electrolit compus dintr-un amestec de sare de carbonat topită suspendat într-o matrice ceramică poroasă, inertă chimic, de electrolit solid de beta-alumină (BASE). Deoarece funcționează la temperaturi extrem de ridicate de 650 °C (aproximativ 1,200 °F) și peste, metalele neprețioase [dubioase – discutați] pot fi utilizate ca catalizatori la anod și catod, reducând costurile.

Eficiența îmbunătățită este un alt motiv pentru care MCFC oferă reduceri semnificative ale costurilor față de celulele de combustibil cu acid fosforic (PAFC). Pilele de combustibil cu carbonat topit pot atinge eficiențe care se apropie de 60%, considerabil mai mari decât eficiența de 37-42% a unei fabrici de celule de combustibil cu acid fosforic. Când căldura reziduală este captată și utilizată, eficiența generală a combustibilului poate fi de până la 85%

Proiectarea și optimizarea tri-criterii a unui sistem energetic bazat pe MCFC cu producție și injecție de hidrogen: un efort de a minimiza emisiile de carbon

Amenințarea epuizării rapide a rezervelor de combustibili fosili și a deversării de poluanți din cauza epuizării acestor resurse a avut consecințe catastrofale pentru ecosistem. Utilizarea sistemelor energetice eficiente, recuperarea căldurii reziduale din aceste sisteme și reducerea ciclurilor de emisii de dioxid de carbon este o abordare pentru a preveni această amenințare în acest context. În această lucrare se propune utilizarea energiei electrice generate de ciclul de putere de absorbție de fund pentru a crea hidrogen pentru utilizare într-un sistem energetic bazat pe pile de combustibil cu carbonat topit. Sistemul se numește carbon aproape zero, deoarece utilizarea eficientă a căldurii reziduale permite utilizarea maximă a hidrogenului și a consumului minim de hidrocarburi. Conceptul de ciclu de carbon aproape de zero este explorat din punctele de vedere ale tehnologiei, economiei și mediului. Este necesar să se efectueze o optimizare multicriterială pentru a stabili punctul optim de funcționare al sistemului luat în considerare, pentru a reduce costurile și emisiile de CO2, sporind simultan eficiența. Se efectuează o analiză parametrică pentru a descoperi parametrii importanți de proiectare care influențează performanța sistemului luat în considerare. Printre factorii investigați se numără factorul de utilizare a combustibilului, densitatea curentului, temperatura coșului (Tstack) și raportul abur/carbon (rsc). În urma investigațiilor, s-a descoperit că sistemul sugerat avea o eficiență energetică și exergie de aproximativ 66.21% și, respectiv, 59.5%. Conform constatărilor analizei exergie, MCFC și post-ardere s-au clasat cel mai înalt în ceea ce privește distrugerea exergiei (93.12 MW și, respectiv, 22.4 MW). Descoperirile optimizării tri-obiective relevă, de asemenea, că cel mai optim punct de soluție are o eficiență exergie de 59.5%, o rată a costului total de 11.7 ($/gigajoule) și o emisie de CO2 de 0.58 tone/MWh.