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总第218期山西化工Total218

2024年第1期ShanxiChemicalIndustryNo.1,2024

专题讨论D0I:10.16525/14-1109/tq.2024.01.057

低浓度瓦斯燃料重整技术及电化学性能分析

赵琪

（晋能控股集团长治公司马堡煤业有限公司，山西长治046600)

摘要：研究针对低浓度瓦斯在固体氧化物燃料电池中的催化重整作用进行分析。在分析过程中研究将碳氧比例作

为主要调控变量,将低浓度瓦斯燃料作为主要催化作用物。首先研究将镍基－氧化稳定氧化锆(Ni-YSZ)阳极支

撑半电池作为重整催化反应器，对比分析不同碳氧比例下的催化重整反应和燃料成分变化规律。之后研究通过制备

固体氧化物燃料电池来分析不同碳氧比例的低浓度瓦斯固体氧化物电池的性能变化。研究结果显示，在碳氧比例不

断降低的情况下，甲烷转化率表现出在变化前端有所升高，变化后端有所降低的趋势。同时在低浓度瓦斯固体氧化

物电池电化学性能测试中，在750℃环境下，电池能够在较长时间下稳定提供0.78V的电压，并且在这一过程中阳

极部分没有明显的积碳生成，兼具效率性与稳定性。

关键词：清洁能源；低浓度瓦斯；燃料重整；电化学

中图分类号：0643.36文献标识码：A

0引言表1试验气体配置

全球经济社会发展都较为依赖不可再生化石能气体名称纯度/%流量计量程/sccm?

源，但是对于化石能源的依赖不仅会造成未来的能源Ar100.000~100

短缺问题,还会导致严重的环境污染问题[。目前我国N299.990~100

煤炭消费总量约占据能源消耗总量的半数以上，煤炭Air99.990~100

CH499.990~30

能源依旧在我国能源消费中占据主体地位，因此随之

①sccm为mL/min。

而来的能源短缺与环境污染问题是我国目前必须面

解质粉体YSZ时，主要采用蔓延燃烧法进行制备。制

对的可持续发展性问题[2-3]。煤炭能源的利用伴随着

煤炭的大规模开采，在开采过程中则会产生大量煤矿备时先计算不同金属离子的摩尔比，后进行溶液配

瓦斯。瓦斯可以分为超高浓度瓦斯、中高浓度瓦斯、中制。配制过程中将难溶物先于易溶物进行溶解。先称

低浓度瓦斯、超低浓度瓦斯、煤矿乏风瓦斯五种主要量Zr(NO3)4·3H,O和浓硝酸20mL左右放人烧杯，之

类型。其中低浓度瓦斯在内燃机、瓦斯提纯、固体氧化后进行加热搅拌，待溶液转为透明状态后加人离子

物燃料电池中均有所应用,尤其在燃料电池中的使用水,继续进行搅拌。由于溶液前期含有较多浓硝酸,因

最为广泛。因此研究从该角度出发,针对低浓度瓦斯此需要加人氨水使得溶液的pH值转为中性。在均匀

的重整技术与电化学性能进行分析，通过测试固体氧搅拌下加热溶液直到水分完全蒸发，收集残留的前驱

化物燃料电池中低浓度瓦斯的催化重整作用，为能源体，通常前驱体此时呈现粉末状态。

高效利用提供理论基础。研究选用Ni-YSZIYSZ支撑型阳极半电版电池作

1低浓度瓦斯燃料催化重整分析为内重整催化器。在内重整催化器制备过程中,首先

1.1试验设计