Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the current state and development of direct carbon fuel cells with an alkaline electrolyte

Kacprzak A.

Polityka Energetyczna

|

2018

|

T. 21, z. 4

87--102

EN

Among the numerous modern, high-efficiency energy technologies allowing for the conversion of chemical energy of coal into electricity and heat, the Direct Carbon Fuel Cells (DCFC) deserve special attention. These are devices that allow, as the only one among all types of fuel cells, to directly convert the chemical energy contained in solid fuel (coal) into electricity. In addition, they are characterized by high efficiency and low emission of pollutants. The paper reviews and discusses previous research and development works, both around the world and in Poland, into the technology of direct carbon fuel cells with an alkaline (hydroxide) electrolyte.

PL

Wśród wielu nowoczesnych, wysokosprawnych technologii energetycznych pozwalających na przetwarzanie energii chemicznej węgla w energię elektryczną i ciepło na szczególną uwagę zasługują węglowe ogniwa paliwowe (ang. Direct Carbon Fuel Cells – DCFC). Są to urządzenia, które umożliwiają, jako jedyne spośród wszystkich typów ogniw paliwowych, bezpośrednią konwersję energii chemicznej zawartej w paliwie stałym (węglu) w energię elektryczną. Ponadto charakteryzują się one wysoką sprawnością i niską emisją zanieczyszczeń. W artykule dokonano przeglądu i omówienia dotychczasowych prac badawczo-rozwojowych, prowadzonych zarówno na świecie, jak i w Polsce, nad technologią węglowych ogniw paliwowych z elektrolitem alkalicznym (wodorotlenkowym).

2

Direct carbon, integrated gasification, and deposited carbon solid oxide fuel cells: a patent-based review of technological status

Skrzypkiewicz M., Obrębowski S.

Journal of Power Technologies

|

2018

|

Vol. 98, nr 1

139--160

EN

This review presents three directions in solid oxide fuel cell (SOFC) technology development involving solid-state carbon in some stage of the fuel-to-electricity conversion process: direct carbon (DC-SOFC), integrated gasification (IG-SOFC) and deposited carbon (rechargeable SOFC). Recent achievements of science and technology were studied in order to identify the most widely developed concepts. In addition, the review contains a statistical approach to published patents and articles, naming the people and institutions active in the field. Simultaneous development of all three technologies could bring synergies and contributed to a major breakthrough in the efficiency of coal-fired power plants.

3

The effect of coal thermal pretreatment on the electrochemical performance of molten hydroxide direct carbon fuel cell (MH-DCFC)

Kacprzak A., Kobyłecki R., Bis Z.

Journal of Power Technologies

|

2017

|

Vol. 97, nr 5

382--387

EN

The direct carbon fuel cell (DCFC) is a power generation device that converts the chemical energy of carbonaceous fuels (e.g. fossil coals, charred biomass, activated carbons, graphite, coke, carbon black, etc.) directly into electricity. However, the use of coal in the DCFC is sometimes problematic particularly if volatile matter evolves from the fuel during fuel cell operation. The recommended course of action to minimize that problem is to pre-treat thermally or even pyrolyze the coal and remove the volatiles before the fuel is used in the fuel cell. In this paper, three raw and thermally-treated coals of various origins have been compared for electrochemical activity in a direct carbon fuel cell with molten hydroxide electrolyte (MH-DCFC). The thermal pre-treatment of selected coals was carried out in an inert gas atmosphere at 1023 K. It was found that-compared to raw coals the pyrolyzed coals presented lower maximum current and power densities at 723 K but simultaneously provided faster stabilization of the open circuit voltage.

4

Węglowe ogniwa paliwowe – wybrane inicjatywy krajowe

Dudek M., Tomczyk P., Lis B., Mordarski G.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 2

81--91

PL

Jednym z priorytetów polityki energetycznej Unii Europejskiej jest ograniczenie emisji CO2, pochodzącej z sektora energetycznego. Aby sprostać temu wyzwaniu w Polsce, której energetyka opiera się głównie na elektrowniach spalających węgiel kamienny i brunatny, należy już dzisiaj podjąć odpowiednie przeciwdziałania. Do takich przeciwdziałań należy –między innymi – zwiększenie efektywności wytwarzania energii elektrycznej z paliw kopalnych i wykorzystanie możliwości sekwestracji CO2. W ostatnich latach obserwuje się szybki rozwój ogniw paliwowych z bezpośrednim utlenianiem węgla – są one efektywnymi generatorami elektryczności, a strumień wytwarzanych w nich gazów wylotowych zawiera, niewymagający wzbogacania, stężony CO2. W artykule przedstawiono zasadę działania węglowych ogniw paliwowych, ich zalety i wady w stosunku do ogniw paliwowych wodorowo- tlenowych, a także osiągnięty przez nie poziom technologiczny. Przedstawiono również dokonania dwóch ośrodków w Polsce zaangażowanych w rozwój tej technologii: Akademii Górniczo-Hutniczej i Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN im. Jerzego Habera w Krakowie.

EN

EU energy policy has given high priority to the reduction of CO2 emissions, first and foremost the emissions from the power industry. To meet this challenge, especially in Poland where the power industry is based on hard and brown coal power plants, adequate countermeasures should be undertaken as soon as possible. One possible approach is to increase the efficiency of electricity production from fossil fuels, together with the employment of CO2 sequestration. Recently, there has been vigorous development in the area of direct carbon fuel cells, effective generators of electricity whose single byproduct of operation is concentrated CO2. This paper describes the fundamentals of operation of direct carbon fuel cells, their advantages and disadvantages in comparison to hydrogen-oxygen fuel cells, as well as their technological status. The analysis also reviews the achievements of two research centres in Krakow, Poland which are involved in the development of this technology, the AGH – University of Science and Technology and the Jerzy Haber Institute of Catalysis and Surface Chemistry of the Polish Academy of Sciences.

5

Direct carbon fuel cells based on solid oxide electrolyte technology

Jewulski J., Skrzypkiewicz M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 7

268--270

EN

Direct carbon fuel cells (DCFC), developed intensively in the last decade, offer electric current generation with potentially much higher efficiency than currently achieved in coal-fired power plants. The existing planar solid oxide fuel cell technology is one of several possible fuel cell technology platforms enabling implementation of DCFC, fuelled with pulverised coal. The thermodynamic and electrochemical principles of DCSOFC technology are summarised in the paper. The current technology development status is reviewed and future potential of technology is discussed. Key research problems influencing the development of the technology in future were stated.

PL

Węglowe ogniwa paliwowe (DCFC), intensywnie rozwijane w ostatniej dekadzie, oferują generację energii elektrycznej z potencjalnie znacznie wyższą sprawnością niż obecnie uzyskiwana w elektrowniach węglowych. Istniejąca technologia elektrolitów stałotlenkowych jest jedną z platform technologicznych umożliwiających implementację koncepcji ogniw paliwowych zasilanych pyłem węglowym. W artykule podsumowano termodynamiczne i elektrochemiczne zasady działania technologii DC-SOFC. Dokonano przeglądu aktualnego stanu i potencjału rozwoju technologii. Wskazano kluczowe zagadnienia badawcze mające wpływ na jej rozwój w najbliższym czasie.

6

The effects of operating conditions on the performance of a direct carbon fuel cell

Kacprzak A., Kobylecki R., Bis Z.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 4

187--197

EN

The influences of various operating conditions including cathode inlet air flow rate, electrolyte temperature and fuel particles size on the performance of the direct carbon fuel cell DCFC were presented and discussed in this paper. The experimental results indicated that the cell performance was enhanced with increases of the cathode inlet gas flow rate and cell temperature. Binary alkali hydroxide mixture (NaOH-LiOH, 90-10 mol%) was used as electrolyte and the biochar of apple tree origin carbonized at 873 K was used as fuel. Low melting temperature of the electrolyte and its good ionic conductivity enabled to operate the DCFC at medium temperatures of 723-773 K. The highest current density (601 A m-2) was obtained for temperature 773 K and air flow rate 8.3 x 106 m3s-1. It was shown that too low or too high air flow rates negatively affect the cell performance. The results also indicated that the operation of the DCFC could be improved by proper selection of the fuel particle size.

7

Czynniki poprawiające sprawność działania ogniw paliwowych z bezpośrednim utlenianiem węgla

Dudek M., Tomczyk P.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

143-148

PL

W pracy przeanalizowano wpływ przewodności jonowej elektrolitów tlenkowych ZrO2-Y2O3 na efektywność pracy płaskiego stałotlenkowego ogniwa paliwowego z bezpośrednim utlenianiem węgla (DC-SOFC), pracującego w temperaturach od 600 do 850°C. Badane roztwory stałe zawierały od 3 do 12% mol. Y2O3 w ZrO2. Najwyższe gęstości prądu otrzymano dla spieku o udziale 8% mol. Y2O3 (8YSZ), charakteryzującego się największą przewodnością jonową pośród tej grupy materiałów. Efektywność pracy badanego ogniwa wzrasta też na skutek zmniejszania grubości elektrolitu, skutkującej obniżeniem polaryzacji omowej. Wykonano również wstępne badania nad efektywnością konwersji różnych typów węgla na energię elektryczną w ogniwie DC-SOFC. W trakcie badań wykazano, że dodatek przewodnika jonowego 8YSZ do sproszkowanego paliwa węglowego w ilości nie przekraczającej 10% wag. prowadzi do wzrostu otrzymywanych gęstości prądu w porównaniu do gęstości prądu otrzymywanych z ogniw zasilanych czystym paliwem węglowym. Pomiary przeprowadzono w ogniwach paliwowych o geometrii płaskiej i rurkowej.

EN

The paper examines the influence of ionic conductivity of solid oxide electrolytes (ZrO2-Y2O3) on efficiency of a planar solid oxide fuel cell with direct oxidation of carbon (DC-SOFC), operating at temperatures from 600 to 850°C. The ZrO2 solid solutions contained from 3 to 12 mol% Y2O3. The highest current densities were obtained for DC-SOFC with 8 mol% Y2O3 in ZrO2 (8YSZ) used as electrolyte. The performance efficiency of the fuel cell increases also as a result of reducing the thickness of the electrolyte, which results in a decrease of ohmic polarization. Also, the preliminary studies were performed, focusing on the effectiveness of conversion of different types of coal to electricity in DC-SOFC. During research, it was shown that adding 8YSZ ionic oxide conductor to the powdered coal fuel in the amount not exceeding 10% of its weight results in an increase of current densities as opposed to the current densities obtained from the pure carbon fuel cells. The measurements were carried out in the planar and tubular oxide fuel cells.