SOFC 尾气催化燃烧特性
2021-04-20季明彬李大钧龚思琦姚彦伊周卫华李初福杨卫娟
燃烧科学与技术 2021年2期
关键词:催化剂
季明彬,李大钧,龚思琦,姚彦伊,黄 峰,周卫华,李初福,杨卫娟
(1.国家能源集团宁夏电力有限公司,银川 750004;2.国家能源集团新能源有限责任公司,北京 100007;3.北京低碳清洁能源研究院,北京 102209;4.浙江大学能源工程学院,杭州 310027)
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种在高温下(600~1 000 ℃)将燃料中的化学能直接转化为电能的清洁高效发电装置.由于其可以突破卡诺循环的限制,因而能实现较高的能量转化效率[1-2].同时,SOFC 燃料适应性强,可以采用多种燃料,例如合成气、甲烷、柴油等,实现更高的能量密度[3],在固定式电站、分布式电站、热电联供系统等领域具有广泛的应用前景[4-5].
在实际产业化应用的SOFC 发电系统中,阳极气体经过电化学反应后,尾气中除大量H2O 和CO2外,仍然存在少量未反应的可燃成分如H2和CO 以及少量N2和O2.这些残余的可燃气体不仅会降低系统效率,直接排放还会导致环境污染.为了将降低可燃成分浓度,使尾气排放达到要求,阳极尾气需要进一步处理.
由于SOFC 阳极尾气中H2O 和CO2含量很高,而H2和CO 含量很低,因此直接燃烧存在一定困难.催化燃烧利用催化剂可实现更宽的可燃范围和更低的反应温度,在贫燃或富氧条件下均可进行氧化反应[6-7],适用于SOFC 阳极尾气处理.由于碳基燃料催化燃烧较为困难,催化剂容易烧结失活,相比Ni等过渡金属催化剂,通常采用贵金属催化剂[8-10].其中,Pd 基催化剂被认为是催化碳基燃料燃烧最有效的催化剂[11-12],具有较高的反应活性和稳定性.但是其活性成分……
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