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標題: 前沿科技之新電解池技術 [打印本頁]

作者: 掃街 時間: 2010-7-24 08:46
標題: 前沿科技之新電解池技術
低碳排放的實現需要在新的能源系統解決方案中大量采用可再生能源。這其中一種解決方案就是分布式能源系統。分布式能源系統需要將可再生能源產生的過剩電力轉化為可存儲的能量，其中之一便是化學能，如轉化為液態甲醇或天然氣或混合燃料氣體等。目前的技術比較適合在大型工廠和高溫下實現這種轉換。但要實現混合燃料的本地化生產，就需要開發出能夠在200-400攝氏度下運作的電解技術，這樣才能建立與當地風力發電機組直接相連的小型化的電解設備并生產混合燃料。
目前，丹麥理工大學（DTU）的一項新的名為“可持續能源催化劑”（CASE）的計劃正在開發利用催化劑實現可再生能源向化學能轉換的技術。DTU燃料電池和固態化學組正在開發的固體氧化物電解池（SOEC）技術有兩種類型，一種是使用介孔陶瓷材料吸收并保存液態電解質，另一種是低溫質子導電材料（如圖所示），使用了固體陶瓷電解質。
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圖中SOEC的運作原理有兩種，在質子導電電解質型SOEC中，氫離子從陽極穿過電解質到達陰極，這類電解池運行溫度較低并能夠用于生產不同類型的混合燃料。在氧離子導電電解質型SOEC中，氧離子從陰極穿過電解質到達陽極，這種電解池需要較高的運行溫度，會導致混合燃料的分解，因此只用于生產混合燃氣。該圖還顯示了自然界中的光合作用過程，該過程的產物是天然燃料——糖。
由于對大氣中的CO2進行直接分解非常困難并且昂貴，因此研究人員想利用其他氣源，例如啤酒廠以及第二代生物酒精廠發酵產生的大量CO2，另一種可能是利用丹麥分布最為廣泛的原料——石灰石（CaCO3）。加熱石灰石釋放CO2，留下生石灰（CaO），與水混合后產生熟石灰（Ca(OH)2），之前加熱使用的熱量在該過程中被重新釋放。熟石灰能夠迅速地從空氣中重新吸收CO2并重新變為石灰。這整個過程就是碳循環的一部分，這一循環可用于制造碳中性的混合燃料。

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