پيلسوختي كربنات مذاب (MCFC) کاملاً متفاوت از ساير انواع پيلسوختي عمل مينمايد. الكتروليت اين پيلها تركيبي از مذاب كربنات نمكها ميباشد. دو نوع ترکيبي که اکنون بیشترین کاربرد را دارند ترکیب كربنات سديم و کربنات ليتيم و يا کربنات پتاسيم و کربنات ليتيم ميباشند كه در ماتريسي از جنس LiAlO2 نگهداري ميشود. بواسطه دماي كاركرد بالا اين نوع پيلسوختي، نيكل به عنوان آند و اكسيد نيكل به عنوان كاتد استفاده ميشود و نيازي به استفاده از فلزات كمياب در الکترودهاي اين پيلسوختي نیست.
براي ذوب كربنات نمك و دستيابي به هدايت يون بهتر در الكتروليت، پيلسوختي کربنات مذاب دماي بالا ( 600تا700 درجه سانتيگراد )كار ميكند. از این رو این پیلها در خانواده پیل های سوختی دما بالا طبقهبندی میشوند.
يونهاي هادي در اين پيلسوختي كربنات (CO32-)مي باشند. اين يونها از کاتد به آند منتقل ميگردد. در آند، هيدروژن با اين يونها واكنش داده و دي اكسيد كربن، آب و الكترون تشكيل ميدهد. الكترونها توسط يك مدار خارجي از آند به كاتد منتقل ميشود و برق توليد ميكند. اكسيژن هوا با دي اكسيد كربن بازيافت شده از آند با الكترون ها واكنش ميدهد و يونهاي CO32-را بوجود ميآورد و الكتروليت را سرشار از يونها CO32- ميکند. واكنشها به شرح ذيل است:
واكنش آند
CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e-
واكنش كاتد
CO2+ 1/2O2 + 2e- => CO32-
واكنش كلي پيل
H2(g) + ½O2(g) + CO2 (cathode) => H2O(g) + CO2 (anode)
گرما به عنوان محصول فرعي براي توليد بخار فشار بالا استفاده ميشود كه در صنعت كاربرد زيادي دارد. ميزان بازده سوخت در اين پيلسوختي در حدود %60 درصد است ولي با بازيافت حرارتي در سيستمهاي توامان برق و حرارت بازده به بيش از %75 ميرسد. دانسيته توان در اين پيلسوختي در حدود 200ـ100 است. اين نوع پيلسوختي طول عمري بيش از 40000 ساعت از خود نشان داده است.
پيلهاي سوختي کربنات مذاب بر خلاف پیلهای سوختی اسید فسفریک و قلیایی حساسيت كمتري نسبت به مسموميت مونوكسيد كربن دارند و همین امر سبب میگردد که امکان استفاده ازن سوختهایی که بر پايه زغال سنگ میباشند در اين نوع پيلسوختي وجود داشته باشد. پيلهاي سوختي کربنات مذاب با كاتاليستهاي نيكلي که ارزانتر از کاتاليستهاي پلاتيني هستند عملکرد بسيار خوبي از خود نشان دادند. واحدهاي تولیدی از این نوع پيلسوختي تا ظرفيت 2 مگاوات وجود دارند. و طراحيهای مربوط ب واحدهای 50 الي 100 مگاوات نيز انجام شده است.
پيلسوختي كربنات در مقايسه با سایر پيلهای سوختي دما بالا داراي دو مشكل میباشد، يكي از اين مشكلات پيچيدگي كار با الكتروليت مايع است. دومين مشكل باقيماندههاي واكنش شيميايي در پيلسوختي كربنات مذاب است. يونهاي كربنات الكتروليت در واكنشهاي آند استفاده ميشوند بنابراين نياز داريم كه توسط تزريق دي اكسيد كربن در كاتد اين مقدار را جبران كنيم.
دماي بالاي عملکرد پيلسوختي کربنات مذاب کاربرد اين گونه پيلهايسوختي را محدود به نيروگاههاي بزرگ توليد الکتريسيته کرده و امکان استفاده از آن در کاربردهای کوچک و يا حتي خانگي وجود ندارد. دماي بالاي کارکرد اين نوع پيلسوختي مزاياي ويژهاي را نيز به همراه دارد. يکي از مهمترين مزاياي دماي بالاي کارکرد اين نوع پيلسوختي قابليت تبديل سوخت در داخل پيلسوختي است به اين معني که سوخت مصرفي مانند گازطبيعي به طور مستقيم در پيلسوختي مورد استفاده قرار ميگيرد. از مزاياي ديگر اين نوع پيلسوختي امکان استفاده از گرماي توليدي در پروسههاي شيميايي و در توليد بخار و انتقال بخار حاصل به توربينهاي بخار جهت توليد الکتريسيته است.
بروزرسانی : پنج شنبه 21 آذر 1387 ساعت: 23:57