Reforme edilmiş metanol yakıt hücresi - Reformed methanol fuel cell

Reforme Edilmiş Metanol Yakıt Pilinin blok diyagramı

Reforme metanol yakıt hücre ( RMFC ) ya da dolaylı metanol yakıt hücre (IMFC) sistemlerinin bir alt olan proton-değişim yakıt hücreleri , yakıt, metanol (CH 3 OH), beslenmeden önce, dönüştürülmüş bir yakıt hücresi . RMFC sistemleri, doğrudan metanol yakıt hücresi (DMFC) sistemlerine göre daha yüksek verimlilik, daha küçük hücre yığınları, metanol saflığına daha az gereksinim, su yönetimi yok, düşük sıcaklıklarda daha iyi çalışma ve metanol bir sıvı olduğu için sıfırın altındaki sıcaklıklarda depolama gibi avantajlar sunar . -97,0 °C ila 64,7 °C (-142,6 °F ila 148,5 °F) ve hücrelerde donma durumunda DMFC zarını tahrip edebilecek sıvı metanol-su karışımı olmadığından. DMFC'nin aksine RMFC'nin yüksek verimliliğinin nedeni, hidrojen içeren gazın metanol yerine yakıt hücresi yığınına beslenmesi ve anottaki aşırı potansiyelin (katalitik dönüşüm için güç kaybı), hidrojen için metanolden çok daha düşük olmasıdır. Buradaki ödün, RMFC sistemlerinin daha yüksek sıcaklıklarda çalışması ve bu nedenle daha gelişmiş ısı yönetimi ve yalıtımına ihtiyaç duymasıdır. Bu tip yakıt pillerinin atık ürünleri karbondioksit ve sudur.

Metanol yakıt olarak kullanılır çünkü doğal olarak hidrojen yoğundur (bir hidrojen taşıyıcısı ) ve diğer hidrokarbon yakıtlara kıyasla düşük sıcaklıklarda buharla hidrojene dönüştürülebilir . Ek olarak, metanol doğal olarak oluşur, biyolojik olarak parçalanabilir ve enerji yoğundur.

RMFC sistemleri, bir yakıt işleme sistemi (FPS), bir yakıt hücresi , bir yakıt kartuşu ve BOP'den ( tesis dengesi ) oluşur.

Depolama ve Yakıt Maliyetleri

Yakıt kartuşu metanol yakıtını depolar . Sistem tasarımına bağlı olarak, RMFC sistemi için genellikle yakıt olarak ya %100 metanol (IMPCA endüstriyel standardı) ya da hacimce %40'a kadar metanol karışımı kullanılır. %100 metanol, su-metanol karışımından (Premix) daha düşük yakıt tüketimi ile sonuçlanır, ancak katot nemini yoğunlaştırmak için daha yüksek yakıt hücresi sistemi karmaşıklığı ile birlikte çalışır.

RMFC için Yakıt Maliyetleri tipik olarak yaklaşık 0,4-1,1 USD/kWh'dir (konvansiyonel metanol). 0,45-1,3 USD/kWh ( belediye atıklarından veya yenilenebilir elektrikten üretilen yenilenebilir metanol ). Karşılaştırıldığında, hidrojen yakıtlı bir Düşük Sıcaklık-PEM yakıt hücresi için geleneksel hidrojen için (şişe demeti halinde) maliyetler yaklaşık 4.5-10 USD/kWh'dir.

Yakıt işleme sistemi (FPS)

MetanolKısmi oksidasyon (POX) / ototermal reforme → (ATR) Su gaz kaydırma reaksiyonu (WGS) → tercihli oksidasyon (PROX) metanol oluşturan H dönüştürür metanol 2 ve CO 2 , 250 ° C arasındaki sıcaklıklarda en oluşan bir reaksiyon 300 °C

Yakıt hücresi

olan zar elektrot takımı (MEA), yakıt hücresi yığını birleştiren H, reaksiyonda elektrik üreten 2 (yakıt işlemci metanolden yeniden) ve O 2 ve su oluşur (H 2 O) gibi bir yan ürün oluşturulur. RMFC için genellikle Düşük Sıcaklık Proton değişim membranlı yakıt hücresi (LT-PEMFC) veya Yüksek Sıcaklık Proton değişim membranlı yakıt hücresi (HT-PEMFC) kullanılır.

Yakıt işleme sistemi (FPS) çıktı

→Artık gaz yakıcı (TGC) katalitik yanma art yakıcı veya ( katalitik yanma ) platin - alümina (Pt–Al2O3) katalizörlükondansatör

Bitki dengesi

Tesisin dengesi (BOP) , sistemdeki gaz ve sıvıyı dolaştırmak için gereken tüm yakıt pompaları , hava kompresörleri ve fanlardan oluşur . RMFC'yi çalıştırmak ve izlemek için sıklıkla bir kontrol sistemine de ihtiyaç duyulur.

Gelişme durumu ve ticari ürünler

RMFC sistemleri gelişmiş bir geliştirme aşamasına ulaşmıştır. Örneğin, küçük bir sistem ABD ordusu için UltraCell tarafından geliştirilen, [1] , yerine getirdiğini çevre toleransı , güvenlik ve belirlediği performans hedeflerine Birleşik Devletleri Ordusu Haberleşme-Elektronik Araştırma, Geliştirme ve Mühendislik Merkezi ve piyasada mevcuttur.

Güç santrali üretimi, yedek güç üretimi, acil durum güç kaynağı , yardımcı güç ünitesi (APU) ve pil aralığı genişletme (elektrikli araçlar, gemiler) gibi birden fazla uygulama için 350W ila 8 MW daha büyük sistemler de mevcuttur .

Dizel veya benzinli jeneratörlerin aksine , RMFC sistemlerinin bakım aralığı, yağ filtrelerinin ve diğer motor servis parçalarının değiştirilmesi gerekmediğinden genellikle önemli ölçüde daha uzundur. Bu nedenle, şebekeden bağımsız uygulamalarda (örneğin otoyol bakımı) ve uzak alanlarda (örneğin telekom, dağlar) RMFC'nin kullanımı genellikle dizel jeneratörlere göre tercih edilir .

Ayrıca metanolün biyolojik olarak parçalanabilirliği , yenilenebilir metanol kullanma imkanı, düşük yakıt maliyetleri, partikül madde/NOx emisyonu olmaması, düşük gürültü ve düşük yakıt tüketimi (uzun yakıt besleme aralığı) gibi diğer hususlar da avantajlı görülmektedir.

Elektrikli araç spor otomobili Gumpert Nathalie , RMFC teknolojisini içeriyor.

Blue World Technologies adlı Danimarkalı şirket, otomotiv uygulamaları için dolaylı metanol yakıt hücresi yığınları üretmek için dünyanın en büyük tesisini inşa ediyor. [2]

RMFC kullanımını belirten şirketler:
Şirket Ülke Yakıt Hücresi tipi (yığın) Yakıt
Mavi Dünya Teknolojileri ApS Danimarka HT-PEM
CHEM Tayvan PEM metanol-su karışımı
Siqens GmbH Almanya HT-PEM %100 metanol veya metanol-su karışımı
UltraCell LLC Amerika Birleşik Devletleri metanol-su karışımı

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar