[发明专利]一种熔融碳酸盐燃料电池堆电解质补充方法

说明书

本发明提供的一种熔融碳酸盐燃料电池堆电解质补充方法，包括以下步骤：步骤1，配制含10％～20％电解质的电解质胶体溶液，其中，所述电解质胶体溶液的粘度为200～800Pa·s；步骤2，利用步骤1配制得到的电解质胶体溶液进行电池堆电解质的补充，得电解质粘附在电极及电池堆内部流道；步骤3，将电池堆内多余的电解质胶体溶液排出；步骤4，在惰性气体条件下，将电池堆内的水分或有机溶剂烘干排出，即完成电池堆电解质的补充，之后升温并进行放电性能测试；本发明能够有效补充熔融碳酸盐燃料电池在高温运行过程中因电解质损失而造成的性能和寿命下降，对提高稳定熔融碳酸盐燃料电池性能和寿命具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及熔融碳酸盐燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池堆的电解质补充方法。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，其最大特点是反应过程不涉及燃烧，因此能量转化效率不受“卡诺循环”的限制，效率高达50％～60％。燃料电池工作时，氢气或其他燃料输入到阳极，并在电极和电解质的界面上发生氢气或其他燃料氧化与氧气还原的电化学反应，产生电流，输出电能。与火力发电方式相比，燃料电池的发电过程不经过燃料的直接燃烧CO、CO₂、SO₂、NOx及未燃尽的有害物质排放量极低，是公认的继火电、水电和核电之后的第四种发电方式。因此，燃料电池是集能源、化工、材料与自动化控制等新技术为一体的、具有高效与洁净特色的新电源。

熔融碳酸盐燃料电池在650℃工作，其优点有：(1)工作温度高，电极反应活化能小，不论氢的氧化还是氧的还原，都不需要高效催化剂，节省了贵金属的使用，一定程度上降低成本；(2)可以使用CO含量高的燃料气，如煤制气；(3)电池排放的余热温度高达673K之多，可用于底循环或回收使用，使总的效率高达80％。因此，熔融碳酸盐燃料电池在固定电站和分布式电站等方面的应用前景非常广阔。

熔融碳酸盐燃料电池由电极、电解质隔膜、碳酸盐片、双极板等关键部件组成。电解质隔膜和碳酸盐片在电池堆运行时烧结在一起，熔融的碳酸盐依靠毛细作用渗入烧结好的电解质隔膜微孔内，起到阻气、传导碳酸根离子的作用。电解质隔膜必须具有长时间容留电池中熔融碳酸盐电解质的功能，但在电池堆的实际运行过程中，存在电解质损失的问题，大大影响了电池堆的寿命和稳定运行。电解质的损失主要是由于与金属部件发生腐蚀反应，电解质的蒸发和迁移等原因。电解质的损失造成了电池内阻增大，电解质隔膜板的粗孔化，使电解质的保持力降低，加速了电解质的损失。因此为保证熔融碳酸盐燃料电池堆的长寿命和稳定运行，运行过程中的电解质补充技术能够使熔融碳酸盐燃料电池能够延长使用寿命，增加熔融碳酸盐燃料电池发电技术的竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔融碳酸盐燃料电池堆电解质补充方法，解决了现有的熔融碳酸盐燃料电池堆电解质存在损失的缺陷，大大提高了电池堆的寿命和稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种熔融碳酸盐燃料电池堆电解质补充方法，包括以下步骤：

步骤1，配制含10％～20％电解质的电解质胶体溶液，其中，所述电解质胶体溶液的粘度为200～800Pa·s；

步骤2，利用步骤1配制得到的电解质胶体溶液进行电池堆电解质的补充，使得电解质粘附在电极及电池堆内部流道；

步骤3，将电池堆内多余的电解质胶体溶液排出；

步骤4，在惰性气体条件下，将电池堆内的水分或有机溶剂烘干排出，即完成电池堆电解质的补充，之后进行放电性能测试。

优选地，步骤1中，电解质胶体溶液的配制方法，包括以下步骤：

将摩尔百分比为62:38的碳酸锂和碳酸钾进行混合，形成电解质；