直接碳燃料电池

在19世纪中叶，贝克勒尔建立了第一个DCFC，由于碳电极中的硝酸盐导致电池失效。

1896年，雅克成功开发出一种以铁为阴极和熔融碱性氢氧化物作为电解质的DCFC。

功率为1.5kW，输出电压在400-500℃时为400V，电效率为32％。

它由于碳酸盐的沉积而失活，寿命为6个月。

现代碳燃料电池的研究热潮始于20世纪70年代。

斯坦福研究所（SRI）的Weaver测试了一系列碳材料的电化学氧化活性，指出高比表面积和低结晶度有利于提高反应性。

碳燃料电池工业化的主要困难在于难以找到同时考虑导电性，反应性和成本要求的碳材料，以及用于高温操作的相关技术。

此外，去除杂质中的毒物和灰分以及电池构造也是重要的问题。

最近，材料技术的进步已经导致DCFC研究的突破。

美国的SARA（Scientific Applications and Research Associates Inc.）设计并生产了四代熔融电解质DCFC原型。

图1是原型。

具有熔融氢氧化钠作为电解质和固体石墨作为阳极的第四代DCFC具有180mW / cm 2的峰值输出功率和大于250mA / cm 2的最大电流密度。

中国仍处于起步阶段，研究很少。

中国上海硅酸盐研究所开始研究固体氧化物电解质直接碳燃料电池（SODCFC）。

他们利用现有平板SOFC的基础来探索阳极支撑的管状SODCFC。

通过对浸入式拉伸法和陶瓷管烧结法的研究，探讨了阳极支撑管式SODCFC的制备工艺。

制备了阳极支撑的管状单电池，其长度为300mm，外径为11mm。

下一步是直接使用固体碳作为单细胞发电研究的燃料。

在这个阶段，DCFC距离工业化还有很长的路要走。

不能制造纽扣电池。

廉价，有源，导电的阳极碳材料的制备，电池材料的腐蚀保护，灰分的去除以及电池结构的优化和放大仍然需要大量的工作。

直接碳燃料电池（DCFC）是通过碳的电化学氧化过程将碳的化学能直接转换成电能而不需要气化过程的装置。

该技术的效率是目前燃煤发电厂的两倍，其燃料可包括煤，焦炭，焦油，气态碳和生物碳。

由于总DCFC反应：C + O2 = CO2因此，DCFC的理论能量转换效率甚至略高于100％。

DCFC需要高工作温度才能实现高能效。

其两种高温操作方法是：（1）熔融电解质燃料电池，工作温度为400-750°C; （2）SOFC在700至1000℃的工作温度下.1。

高效率2.简单的电池结构3.减少污染物排放4.广泛的碳燃料来源5.碳燃料的高能量密度。

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