二氧化碳捕集之電化學(xué)法
Winnick最早提出使用熔融碳酸鹽燃料電池膜從飛行艙的空氣中分離CO2 ,并且首先對用熔融碳酸鹽膜從電廠煙氣中分離CO2 進行了研究。最近,日本大阪研究社、英國石油公司和意大利Ansaldo公司也對用熔融碳酸鹽電化學(xué)系統(tǒng)分離捕集煙氣中CO2 進行了試驗研究。Granite研究了使用堿性碳酸鹽或堿土碳酸鹽固態(tài)電解質(zhì)分離煙氣中CO2 的可能性。Granite和Pennline提出在正常量級下?lián)诫s堿土碳酸鹽可以增加離子的電導(dǎo)率。熔融碳酸鹽燃料電池是在閉合電路(應(yīng)用一個外部電動勢)下通過膜傳輸CO2 ,其反應(yīng)原理如下:
陰極:O2 + 2CO2 + 4e = 2CO2 -3
陽極: H2 + 2CO2 -3 = 2CO2 + 2H2O + 4e
熔融碳酸鹽電化學(xué)電池分離CO2 有幾個優(yōu)點:熔融碳酸鹽在燃料電池方面的應(yīng)用有廣泛的技術(shù)基礎(chǔ);隨著溫度的升高, 約100%的熔融碳酸鹽對CO2 -3 進行了傳輸;在600 ℃顯示了高約1 s/ cm的電導(dǎo)率, CO2 -3 的擴散率相當于10- 5 cm2 / s;從電廠煙氣中分離CO2 的附加電力費用較低。
但是,熔融碳酸鹽電化學(xué)電池用于電廠煙氣分離CO2 也存在諸多缺點:熔融碳酸鹽在高溫下具有極強的腐蝕性,其制作和操作都很困難; 煙氣中的SO2 也會毒化電池;在高溫?zé)煔猸h(huán)境下,還存在電解質(zhì)隔離和電極退化問題。此外,熔融碳酸鹽電化學(xué)法還需要在具有更高傳導(dǎo)性的碳酸鹽離子固態(tài)電解質(zhì)研制方面取得突破并進一步優(yōu)化工藝,可望成為一種有競爭力的CO2 分離捕集技術(shù)。
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