爱达荷州国家实验室开发新型DCFC

据外国媒体报道：爱达荷州国家实验室（INL）的研究人员设计了一种在阳极、电解质和燃料这三个方面大幅改进的新型直接碳燃料电池（DCFC）。据悉，这种新型燃料电池相较于以往的DCFC能够使用的碳基燃料的范围扩大了三倍。据INL材料工程师Dong Ding介绍，这种燃料电池可在较低的温度下运行，并且比以前的DCFC具有更高的最大功率密度。该研究结果发表在了近期的Advanced Materials杂志上。

DCFC可以使用任何碳基资源用于燃料，包括煤，焦炭，焦油，生物质和有机废物。由于DCFC使用容易获得的燃料，它们比传统的氢燃料电池更有效率。

但是较早的DCFC设计有几个缺点：它们需要高温（700至900℃），这使得它们效率较低且较不耐用。此外，由于这些高温，它们通常由价格昂贵的耐热材料。另外，早期的DCFC设计不能有效地利用碳燃料。

Ding和他的同事通过设计一个真正的直接碳燃料电池来解决这些挑战，这种燃料电池能够在低于600摄氏度的低温下工作。该燃料电池能够利用经过经过精细研磨并通过气流注入电池的固体碳。研究人员通过使用高导电材料掺杂的氧化铈和碳酸盐来开发电解质以满足燃料电池对高温的需求。

之后，他们们通过开发一种三维陶瓷纺织阳极来提高碳利用率，这种三维陶瓷纺织阳极将纤维束像一块布一样交织在一起。纤维本身是中空的和多孔的，所有这些特征结合起来使可用的表面积最大化。

最后，研究人员开发了一种由固体碳和碳酸盐制成的复合燃料。在工作温度下，复合材料是流体状的，可以很容易地流入界面。熔融碳酸盐将固体碳带入中空纤维和阳极的的位点，增加了燃料电池的功率密度。

由此产生的燃料电池看起来像一块绿色的陶瓷纽扣电池，厚度和一张施工纸一样厚。他们还生产了一种更大的边长为10cm的正方形结构，并表示，根据应用，燃料电池可以堆的形式产生更大的功率。

该技术具有改善煤炭和生物质等碳燃料利用的潜力，因为直接碳燃料电池产生的唯一有害排放为二氧化碳，而没有其他火力发电产生的颗粒物，这使得该技术更容易实施碳捕集。