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重整甲醇燃料電池
編輯重整甲醇燃料電池(RMFC)或間接甲醇燃料電池(IMFC)系統是質子交換燃料電池的一個子類別,其中燃料甲醇(CH3OH)在被送入燃料電池之前進行重整。重整甲醇燃料電池系統提供優于直接甲醇燃料電池(DMFC)系統的優勢,包括更高的效率、更小的電池組、對甲醇純度的要求更低、無需水管理、在低溫下更好地運行以及在零以下溫度下儲存,因為甲醇是來自-97.0°C至64.7°C(-142.6°F至148.5°F),因為電池中沒有液態甲醇-水混合物,在霜凍的情況下會破壞DMFC的膜。與DMFC相比,RMFC效率高的原因是含氫氣體被送入燃料電池堆而不是甲醇,并且氫氣在陽極上的過電位(催化轉化的功率損失)比甲醇低得多。權衡是RMFC系統在更高的溫度下運行,因此需要更先進的熱管理和絕緣。這些類型的燃料電池產生的廢物是二氧化碳和水。甲醇被用作燃料,因為它具有天然的氫密度(氫載體),與其他碳氫燃料相比,它可以在低溫下蒸汽重整為氫。此外,甲醇是天然存在的、可生物降解的和能量密集的。RMFC系統由燃料處理系統(FPS)、燃料電池、燃料盒和BOP(設備平衡)組成。
存儲和燃料成本
編輯燃料盒儲存甲醇燃料。根據系統設計,xxx甲醇(IMPCA工業標準)或甲醇與高達40vol%水的混合物通常用作RMFC系統的燃料。與水-甲醇混合物(預混料)相比,xxx甲醇的燃料消耗量更低,但伴隨陰極水分冷凝的燃料電池系統復雜性更高。RMFC的燃料成本通常約為0.4-1.1美元/千瓦時(傳統甲醇)。0.45-1.3美元/千瓦時(由城市垃圾或可再生電力生產的可再生甲醇)。相比之下,傳統氫氣(瓶裝)的氫燃料低溫PEM燃料電池成本約為4.5-10美元/千瓦時。
燃油處理系統(FPS)
編輯甲醇→部分氧化(POX)/自熱重整(ATR)→水煤氣變換反應(WGS)→優先氧化(PROX)甲醇重整裝置將甲醇轉化為H2和CO2,該反應發生在250°C至300°C的溫度下C。
燃料電池
編輯→膜電極組件(MEA)燃料電池堆在H2(從燃料處理器中的甲醇重整)和O2的反應中產生電能,并產生水(H2O)作為副產品。通常低溫質子交換膜燃料電池(LT-PEMFC)或高溫質子交換膜燃料電池(HT-PEMFC)用于RMFC。
燃油處理系統(FPS)輸出
編輯→尾氣燃燒器(TGC)催化燃燒加力燃燒室或(催化燃燒)與鉑-氧化鋁(Pt–Al2O3)催化劑→冷凝器
植物平衡
編輯設備平衡(BOP)包括在系統中循環氣體和液體所需的任何燃油泵、空氣壓縮機和風扇。還經常需要控制系統來操作和監控RMFC。
開發狀態和商業產品
編輯RMFC系統已達到高級開發階段。350W至8MW的更大系統也可用于多種應用,例如發電廠發電、備用發電、應急電源、輔助動力裝置(APU)和電池續航里程擴展(電動汽車、船舶)。與柴油或汽油發電機相比,RMFC系統的維護間隔通常要長得多,因為不需要更換機油濾清器和其他發動機維修部件。因此,在離網應用(例如高速公路維護)和偏遠地區(例如電信、山區)中使用RMFC通常比柴油發電機組更受歡迎。此外,甲醇的可生物降解性、使用可再生甲醇的可能性、低燃料成本、不排放顆粒物/NOx、低噪音和低燃料消耗(燃料供應間隔長)等其他特征也被認為是有利的。電動汽車跑車GumpertNathalie包含RMFC技術。丹麥公司BlueWorldTechnologies正在建造世界上xxx的工廠,生產用于汽車應用的間接甲醇燃料電池堆。
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