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Pila de combustible de carbono directo

Una celda de combustible de carbono directo (DCFC) es una celda de combustible que utiliza un material rico en carbono como combustible, como biomasa [1] o carbón. [2] La celda produce energía combinando carbono y oxígeno, lo que libera dióxido de carbono como subproducto. [3] También se denomina celdas de combustible de carbón (CFC), celdas de combustible de carbono-aire (CAFC), celdas de combustible de carbón/carbono directo (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 carbón directo es más respetuosa con el medio ambiente que las técnicas tradicionales de quema de carbón. 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 celdas de combustible de óxido sólido

Reacciones anódicas:

Ruta de oxidación electroquímica directa:

C+ 2O2− → CO2 + 4e−
C+O2− → 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 del cátodo: O 2 + 4e − → 2O 2−

[7] [8]

Pila de combustible de hidróxidos fundidos

William W. Jacques obtuvo la patente estadounidense 555.511 para 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] La misma fue desarrollada 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]

Véase también

Enlaces externos

Referencias

  1. ^ Munnings, C.; Kulkarni, A.; Giddey, S.; Badwal, SPS (agosto de 2014). "Conversión de biomasa a energía en una celda 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 SPS; Kulkarni A; Munnings C (2012). "Una revisión exhaustiva de la tecnología de celdas de combustible de carbono directo". Progreso en la ciencia 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 a energía en una celda 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 celda de combustible de carbón sin cenizas directas, Electrochimica Acta 115 (2014) 511. doi:10.1016/j.electacta.2013.10.124
  7. ^ A Kulkarni; FT Ciacchi; S Giddey; C Munnings; SPS Badwal; JA Kimpton; D Fini (2012). "Ánodo de perovskita conductor electrónico iónico mixto para celdas 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 celdas de combustible de óxido sólido tubulares, Departamento de Energía de EE. UU. , consultado el 1 de enero de 2012
  9. ^ Generación abundante de electricidad sin 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 el 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 celdas de combustible de carbono directo: el papel del estaño líquido en estado mixto, Journal of Power Sources 198 (2012) 36. doi:10.1016/j.jpowsour.2011.09.082