氢与甲烷、丙烷的比较.ppt

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氢与甲烷、丙烷的比较

Chapter 7 燃料電池的燃料(Fuelling Fuel Cells) 7.1 簡介(Introduction) 介紹大自然中可以作為燃料電池使用之物質,其包含: (1)生物燃料。(2)天然氣。(3)石油與煤等的使用。 說明在上述燃料中,製程燃料電池所需之氣體,文中主要介紹氫氣燃料的製程。 探討對於燃料電池整體系統熱問題之整合,並且對 於此方面作設計改善其整體性能。 7.2 化石燃料(Fossil Fuels) 7.2.1 石油(Petroleum) 氫的提煉一般為對石油蒸餾出的某些成分而言,經由 提煉來減少芳香族(苯)的含量。 應用上,可以用來穩定引擎的性能,減少腐蝕、碰撞 的風險。 1. 瀝青沙( tar sands) 天然瀝青及天然柏油(包括「特里尼達柏油」及在一些國家所眾知為「瀝青砂」之物質)。它們是褐色或黑色、固態或非常黏稠之碳氫化合物與惰性物質天然形成之混合物,柏油可能是其實體。 2. 油頁岩(oil shales) 一種高灰分的﹑乾餾後可以獲得頁岩油的緻密薄層狀可燃有機岩﹐又稱油母頁岩。與腐泥煤的區別是礦物質含量高﹔與一般的瀝青質頁岩的區別是有機組分中以非原質瀝青為主﹐不含或含微量(小於1~2%)的原質瀝青。 1.煤炭是所有化石燃料中含量最豐富的物質,由許多植 物遺骸經地層作用硬化所生成。煤炭在碳化或蒸餾的 過程中會產生液體(有機液體,如瀝青、酚)、氣體(主 要為氫氣與碳的氧化物)與殘留的焦炭。 碳化作用: 指煤炭經高溫的過程轉變為更適宜的燃料形式。 2.瀝青煤炭是碳化過程的產物,經氣化後可以得到煤氣。 氣化作用: 指煤炭、水蒸氣以及氧在高溫下反應,而氣化後 的產物大多為氣體,只有少數為液體與固體。 7.5 實用的燃料製程-定置的設備 7.5.1 PEMFC和PAFC以天然氣為進氣的系統設計用蒸汽重整器 溫度最小的需求: 在脫硫前燃料氣體要加熱至300℃ 氣體在重整前要在600℃或更高 重整後的氣體要冷卻至400℃為了高溫轉換反應 更進一步冷卻至200℃為了低溫轉換反應 在進入燃料電池要先加熱或冷卻視電池種類而定 水的加熱成為蒸汽需要在蒸汽重整器中 PAFC燃料的製程 7.5.2 重整和部分氧化設計 緊密的再生重整器 再生重整器的優缺點 板式重整器 薄膜重整器 氫氣能滲透過鈀或鈀合金的膜,鈀膜能將氫氣從混合氣體中分離出來。在低溫中也有高的效率。所產生氫氣的濃度可高達100%。但是鈀金屬太貴了,所以無商業生產。 無催化部分氧化重整 液態燃料加氧加蒸汽進入重整器,部分氧化發生在重整器,出來產物溫度高達1150℃,為了抗高溫,熱交換器和重整器以貴重金屬製作,但它流出的氣體含有污染物,整體來說並不適合在燃料電池的應用 企業應用: Texaco和Shell轉換重油為合成氣 催化劑部分氧化(CPO)重整器 它可分為兩種種類 第一類: 不加水,非貴金屬(Ni)和貴金屬(Ru,Pd,Rh) 都可作為氧化劑。 第二類: 在不完全氧化重整器中加水蒸氣,部分氧化和蒸汽重整重整同時發生,部分氧化的熱就可以供給蒸汽重整。此種方式又稱做自供熱重整器。 第一類催化劑部分氧化(CPO)重整器 第二類催化劑部分氧化(CPO)重整器 7.6 實用的燃料製程-移動設備的應用 7.6.1 需要考慮的因素 移動式裝置燃料產生的過程應用需要: 結構需要緊密,不能太大 必須要有快速啟動的能力 必須符合我們的需求,在一範圍內要有快速的操作效率。 散發的污染物要很低 進入到PEMFC的電池堆之CO含量要低 7.6.2 甲醇重整器 發展甲醇重整器的公司: DaimlerChrysler G.M. Honda International Fuel Cells Mitsubishi Nissan 使用甲醇重整器的燃料電池系統工作圖 DaimlerChrysler methanol processor DaimlerChrysler NeCar 3 General Motors/Opel methanol processor GM Zafira Mercatox methanol processor 由Wellman CJB 發展 預計的目標: 50kW的系統49公升50公斤啟動時間小於5秒響應時間小於5ms 7.6.3 甲醇CPO/自供熱重整器 發展的公司: Hydrogen burner Technology Johnson Matthey Honda Johnson Matthey HotSpot reactor 為何甲醇重整適合於交通工具 必威体育精装版

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