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Pila de combustible de carbono directo

Una pila de combustible de carbono directo (DCFC) es una pila de combustible que utiliza un material rico en carbono como combustible, como la biomasa [1] o el carbón. [2] La célula produce energía combinando carbono y oxígeno, lo que libera dióxido de carbono como subproducto. [3] También se denominan pilas de combustible de carbón (CFC), pilas de combustible de carbono-aire (CAFC), pilas de combustible directas de carbono/carbón (DCFC) y DC-SOFC.

La reacción total de la celda es C + O 2 → CO 2 . El proceso en notación de media celda:

A pesar de esta liberación de dióxido de carbono, la pila de combustible de carbono directo es más respetuosa con el medio ambiente que las técnicas tradicionales de quema de carbono. Debido a su mayor eficiencia, requiere menos carbono para producir la misma cantidad de energía. Además, como se emite dióxido de carbono puro, las técnicas de captura de carbono son mucho más baratas que las de las centrales eléctricas convencionales. El carbono utilizado puede estar en forma de carbón , coque , carbón vegetal o una fuente de carbono no fosilizada. [4] [5] [6] Existen al menos cuatro tipos de DCFC.

Diseño basado en pilas de combustible de óxido sólido.

Reacciones anódicas:

Ruta de oxidación electroquímica directa:

C + 2O 2− → CO 2 + 4e −
C + O 2− → CO+ 2e −

Ruta de oxidación electroquímica indirecta: CO + O 2− → CO 2 + 2e −

Reacción de Boudouard (ruta de reacción química indirecta): C + CO 2 → 2CO

Reacción catódica: O 2 + 4e − → 2O 2−

[7] [8]

Pila de combustible de hidróxidos fundidos

William W. Jacques obtuvo la patente estadounidense 555.511 en este tipo de pila de combustible en 1896. El grupo de investigación SARA, Inc. ha demostrado prototipos [9]

Pila de combustible de carbonato fundido

William W. Jacques obtuvo una patente canadiense para la pila de combustible de carbonato fundido en 1897 [10]. Se ha desarrollado aún más en el Laboratorio Lawrence Livermore . [11]

Ánodo de estaño fundido

Este diseño utiliza estaño fundido y óxido de estaño como una reacción entre etapas entre la oxidación del carbono que se disuelve en el ánodo y la reducción del oxígeno en el cátodo de óxido sólido. [12] [13]

Ver también

Enlaces externos

Referencias

  1. ^ Munnings, C.; Kulkarni, A.; Giddey, S.; Badwal, SPS (agosto de 2014). "Conversión de biomasa en energía en una pila de combustible de carbono directo". Revista Internacional de Energía del Hidrógeno . 39 (23): 12377–12385. doi :10.1016/j.ijhydene.2014.03.255.
  2. ^ Rady, Adam C.; Giddey, Sarbjit; Kulkarni, Aniruddha; Badwal, Sukhvinder PS; Bhattacharya, Sankar (octubre de 2014). "Mecanismo de degradación en una pila de combustible de carbono directo operada con lignito desmineralizado". Acta electroquímica . 143 : 278–290. doi :10.1016/j.electacta.2014.07.088.
  3. ^ Giddey, S; Badwal MSF; Kulkarni A; Munnings C (2012). "Una revisión exhaustiva de la tecnología de pilas de combustible de carbono directo". Progresos en Ciencias de la Energía y la Combustión . 38 (3): 360–399. doi :10.1016/j.pecs.2012.01.003.
  4. ^ Rady, Adam C.; Giddey, Sarbjit; Kulkarni, Aniruddha; Badwal, Sukhvinder PS; Bhattacharya, Sankar (octubre de 2014). "Mecanismo de degradación en una pila de combustible de carbono directo operada con lignito desmineralizado". Acta electroquímica . 143 : 278–290. doi :10.1016/j.electacta.2014.07.088.
  5. ^ Munnings, C.; Kulkarni, A.; Giddey, S.; Badwal, SPS (agosto de 2014). "Conversión de biomasa en energía en una pila de combustible de carbono directo". Revista Internacional de Energía del Hidrógeno . 39 (23): 12377–12385. doi :10.1016/j.ijhydene.2014.03.255.
  6. ^ HyungKuk Ju, Jiyoung Eom, Jae Kwang Lee, Hokyung Choi, Tak-Hyoung Lim, Rak-Hyun Song y Jaeyoung Lee, Rendimiento energético duradero de una pila de combustible de carbón directa sin cenizas, Electrochimica Acta 115 (2014) 511. doi :10.1016/j.electacta.2013.10.124
  7. ^ Un kulkarni; FT Ciacchi; S Giddey; C Munnings; SPS Badwal; JA Kimpton; D Fini (2012). "Ánodo de perovskita conductor electrónico iónico mixto para pilas de combustible de carbono directo". Revista Internacional de Energía del Hidrógeno . 37 (24): 19092-19102. doi :10.1016/j.ijhydene.2012.09.141.
  8. ^ Tecnología de pilas de combustible de óxido sólido tubular, Departamento de Energía de EE. UU. , consultado el 1 de enero de 2012
  9. ^ Abundante generación de electricidad libre de contaminación, archivado desde el original el 26 de abril de 2012 , consultado el 1 de enero de 2012
  10. ^ "CIPO - Patente - 55129". Archivado desde el original el 29 de octubre de 2008 . Consultado el 13 de septiembre de 2008 .
  11. ^ Convertir carbono directamente en electricidad, 2001, archivado desde el original el 18 de febrero de 2012 , consultado el 1 de enero de 2012
  12. ^ https://web.archive.org/web/20090302040721/http://celltechpower.com/technology.htm. Archivado desde el original el 2 de marzo de 2009 . Consultado el 18 de febrero de 2009 . {{cite web}}: Falta o está vacío |title=( ayuda )
  13. ^ HyungKuk Ju, Sunghyun Uhm, Jin Won Kim, Rak-Hyun Song, Hokyung Choi, Si-Hyun Lee, Jaeyoung Lee, Interfaz de ánodo mejorada para la oxidación electroquímica de combustible sólido en pilas de combustible de carbono directo: el papel del Sn líquido en estado mixto , Revista de fuentes de energía 198 (2012) 36. doi:10.1016/j.jpowsour.2011.09.082