煤經氣化再通過固體氧化物燃料電池發(fā)電

     8月2日，晉煤集團煤化工研究院對外宣布，他們建設的全國首個以煤為原料的15kW固體氧化物燃料電池(SOFC)項目在晉煤集團天溪煤制油分公司燃料電池實驗室打通全流程，實現了煤經氣化再通過固體氧化物燃料電池發(fā)電的工程示范。

　　該項目是山西省重點科技攻關項目——碳燃料電池關鍵技術與裝備開發(fā)的工程示范項目，項目技術由晉煤集團煤化工研究院聯合清華大學、中國礦業(yè)大學(北京)、蘇州華清共同開發(fā)。項目負責人、晉煤集團副總工程師付峻青介紹，這套15kW固體氧化物燃料電池裝置是國內首次實現工業(yè)化運行的系統(tǒng)，其成功運行標志著我國在碳燃料電池技術領域10kW級發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)進程上邁進了一大步，為兆瓦級規(guī)�；瘧�用奠定了基礎。

　　燃料電池是“氫經濟”的核心，燃料電池發(fā)電技術具有高效清潔的特點，既可以為氫能源開發(fā)進行技術儲備，又可為高效利用低品位煤層氣開避新途徑。“該項目實現了從粉體材料—單電池—電堆—發(fā)電系統(tǒng)的集成，先后建成了kW級發(fā)電系統(tǒng)、5kW系統(tǒng)性能測試設備、5kW發(fā)電系統(tǒng)和15kW發(fā)電系統(tǒng)，最終利用天溪公司的合成氣成功實現全流程打通。”項目團隊成員、晉煤集團煤化工研究院主任工程師蘇春生介紹說，項目團隊掌握了低成本、高性能的固體氧化物燃料電池單電池制備技術，碳基燃料發(fā)電模塊集成和穩(wěn)定運行技術;研究了高溫CO2與固體碳之間的高溫反應過程，掌握了燃料連續(xù)輸送和熱平衡管理技術;構建了尾氣處理燃燒器，掌握了尾氣燃燒技術;掌握了各單元之間的匹配連接和整體系統(tǒng)的連通運行技術。理論計算結果表明：系統(tǒng)的整體發(fā)電效率、碳轉化率及CO2捕獲率可以達到設計要求。

　　固體氧化物燃料電池具有較高的電流密度和功率密度，在高溫下進行化學反應，且本身具有內重整能力，可顯著延長使用壽命。其電池材料全部采用國產材料，其中電極材料采用我國儲量豐富的稀土材料，成本相對較低;電解質為固體，避免了電解質的蒸發(fā)與泄漏;密封材料采用晉煤集團自主開發(fā)的玻璃陶瓷材料。

　　下一步，項目團隊將進一步優(yōu)化電堆相關部件和構造，降低衰減率、提高電堆的循環(huán)次數，以期實現更長周期的運行。

　　鏈接

　　燃料電池是一種將儲存在燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。相比傳統(tǒng)發(fā)電由化學能—內能—機械能—電能的轉換，該裝置從化學能到電能一步到位，能量轉換效率可達60%~80%，實際使用效率則是普通內燃機的2~3倍。

　　燃料電池可以彌補風電、光伏發(fā)電、水電的不足，我國也非常重視燃料電池的發(fā)展，出臺了一系列針對燃料電池的補貼政策。目前，燃料電池技術的研究與開發(fā)已取得了重大進展，技術逐漸成熟。

　　作為全國煤炭大省，山西省多年來形成的高能耗、重污染的能源結構和粗放式生產經營方式，已經造成了嚴重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染。因此推進能源結構升級、加快綠色產業(yè)發(fā)展是山西省的必然選擇，發(fā)展燃料電池技術將會是最有效途徑之一。