天然氣質子陶瓷燃料電池,盼為離網地區供電

發佈日期: 2018 年 05 月 14 日 15:44 | 作者: | 分類: 產業資訊

質子陶瓷燃料電池(PCFC)未來可望為離網地區或偏鄉提供電力,能在災害與停電發生時當作備用發電機,科羅拉多礦業學院(Mines)團隊則盼 3 年內打造以天然氣為燃料的電池,並指出質子陶瓷燃料電池具有高耐用性和靈活性,可取代其他燃料電池成為商業發展主力。

根據其在《Nature》研究,團隊研究比較包括氫、甲烷、家用天然氣、丙烷、甲醇、乙醇和氨等11種不同燃料電池,Mines 冶金與材料工程教授 Ryan O’Hayre 表示,質子燃料電池具有高度燃料靈活性,可以補充各式燃料,而這與其他只能補充氫氣的燃料電池完全不同。雖然一些高溫固態氧化物燃料電池(SOFC)也可基於其他燃料運作,但有可能會導致污染和退化,而質子陶瓷燃料電池在長期測試中沒有遇到這些問題。

O’Hayre 表示,氫氣是個難以取得的補充燃料,但是丙烷可以在很多地方取得,甚至可以在(美國的)7-11 購買。

質子陶瓷燃料領域相對新興,日本於 1980 年代研發該電池,並在 1980 後期漸獲認同,採用具有質子傳導性的陶瓷材料固態電解質,在高溫下能擁有高質子傳導率,O’Hayre 指出,早前研究已在穩定性以及密集膜(dense membranes)取得重大進展。

該研究進行的測試時間比其他實驗室多出 10 倍,團隊成員 Chuancheng Duan 更設計並建造一組燃料電池測試系統,可以同時測試不同燃料電池。Duan 指出,測試時段最長為 8,000 小時,可說是長達一年時間,而大多數燃料電池衰退率為每 1,000 小時 3% 以下,這已符合商業化要求。

Duan 表示,開發能夠直接使用天然氣和碳氫化合物(hydrocarbons)的高耐用燃料電池相當重要,有利於這些電池未來更廣泛應用。

目前 Mines 研究員正與燃料電池公司 Fuel Cell Energy 合作,希望能擴大實驗室規模並開發可商業化的電池原型,為野外小木屋或是偏鄉供電。Duan 指出,希望能在 3 年內打造出一個 500w、並可直接補充天然氣的質子陶瓷燃料電池,更在 10 年內可製造出 1000w 的家用電池組,可當作辦公室或是移動基地台備用電力。(文/DaisyChuang)

(首圖來源:Mines

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