Nieuw proces zorgt ervoor dat brandstofcellen op kolen kunnen werken

Anonim

Nieuw proces zorgt ervoor dat brandstofcellen op kolen kunnen werken

Milieu

Ben Coxworth

24 juni 2011

Regenten professor Meilin Liu en postdoctoraal onderzoeker Mingfei Liu onderzoeken een brandstofcel met knop die wordt gebruikt om de bariumoxide-depositietechniek te evalueren
(Foto: Gary Meek)

De laatste tijd horen we veel over het groene energiepotentieel van brandstofcellen, met name waterstof brandstofcellen. Helaas, hoewel er verschillende methoden voor de productie van waterstof worden ontwikkeld, is het nog steeds niet zo goedkoop of gemakkelijk verkrijgbaar als fossiele brandstoffen zoals steenkool. Wetenschappers van het Georgia Institute of Technology hebben echter onlangs een stap gezet in de richting van het combineren van de milieuvriendelijkheid van brandstofceltechnologie met de uitvoerbaarheid van fossiele brandstoffen - ze hebben een brandstofcel gecreëerd die op steenkoolgas werkt.

Al enige tijd is het mogelijk om brandstofcellen met vast oxide te gebruiken met behulp van koolwaterstoffen. Die cellen klonteren doorgaans binnen een half uur uit, omdat koolstofaanslag zich op hun anodes heeft gevormd in een verstopproces dat bekendstaat als "verkooksing".

De Georgia Tech-onderzoekers hebben een dampdepositietechniek ontwikkeld voor het kweken van nanostructuren uit bariumoxidenanodeeltjes op die anodes. Door vocht te absorberen, starten de structuren een op water gebaseerde chemische reactie, die koolstofafzettingen oxideert terwijl ze zich vormen. Met deze aanpak heeft het team tot 100 uur lang op kolengestookte brandstofcellen kunnen werken zonder tekenen van koolstofafzettingen.

In tegenstelling tot waterstof-brandstofcellen, creëren deze wel koolstofdioxide tijdens het gebruik. Een deel van die CO2 wordt echter opnieuw gebruikt voor het vergassen van de steenkool. De rest is in een veel zuiverere vorm dan die eenvoudig geproduceerd door het verbranden van steenkool in een energiecentrale, dus een uitgebreide scheiding en zuivering zou niet vereist zijn voor sekwestratie.

Van de brandstofcellen wordt ook gezegd dat ze ongeveer de helft van de energie in het kolengas opvangen, in tegenstelling tot de derde die wordt ingevangen door verbranding. Het is ook aangetoond dat propaangas in de cellen werkt en vergelijkbare prestaties biedt als steenkool.

Omdat brandstofcellen met vast oxide traditioneel het beste werken bij temperaturen boven 850 ° C (1, 562 ° F), moesten ze worden gemaakt van relatief dure hittebestendige materialen. Wanneer ze worden behandeld met bariumoxide en op kolengas werken, kunnen ze echter werken bij temperaturen zo laag als 750 ° C (1, 382 ° F). Hoewel dit nog steeds behoorlijk warm klinkt, zou het naar verluidt mogelijk zijn om minder dure materialen te gebruiken, waardoor de kosten van de cellen worden verlaagd en ze toegankelijker worden. Dat gezegd hebbende, zou de behandeling gemakkelijk kunnen worden toegepast op de anoden van traditionele brandstofcellen, dus er zijn geen afzonderlijke productieprocessen of -faciliteiten nodig.

De Georgia Tech-wetenschappers kijken nu naar de duurzaamheid op lange termijn van de brandstofcellen, samen met de mogelijke effecten die contaminanten daarop kunnen hebben.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .

Regenten professor Meilin Liu en postdoctoraal onderzoeker Mingfei Liu onderzoeken een brandstofcel met knop die wordt gebruikt om de bariumoxide-depositietechniek te evalueren
(Foto: Gary Meek)